高中物理选修3-4第四章学案1习题课后作业有详细解答

1、学案1光的折射定律学习目标定位1.认识光的折射现象.2.理解光的折射定律，并能用其解释和计算有关问题.3.理解折射率的定义及其与光速的关系1波的反射：波遇到障碍物会返回来继续传播的现象2波的折射：当波由一种介质进入另一种介质后，传播方向发生偏折的现象一、光的折射定律1入射光线、折射光线和法线在同一平面内，入射光线与折射光线分居法线两侧：入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数，即n(式中n为比例常数)2在光的折射现象中，光路可逆二、介质的折射率n1定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦值与折射角r的正弦值的比值2折射率与光速的关系：某种介质的折射率n等于光在真空中的传播速度c与

2、光在这种介质中的传播速度v之比，即n.任何介质的折射率n都大于1(填“大于”、“小于”或“等于”)一、反射定律和折射定律皎洁的月光下，在清澈的湖面上我们能通过水面看到月亮的倒影同时，月光能够照亮水中的鱼和草，这说明光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光返回到空气中，那么这两部分光的去向遵从什么规律呢？2 / 16答案折射定律和反射定律要点提炼1光的反射(1)反射现象：光从一种介质射到它与第二种介质的分界面时，一部分光会返回到第一种介质的现象(2)光的反射遵循反射定律：反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角(3)在光的反射现象中，

3、光路可逆2光的折射(1)光的折射现象光从一种介质照射到两种介质的分界面时，一部分光进入另一种介质并改变传播方向的现象，称为光的折射现象(2)折射定律(如图1所示)折射光线、入射光线和法线在同一平面内，入射光线与折射光线分居法线两侧；入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数，即n.图1(3)在光的折射现象中，光路可逆3注意：入射角、反射角和折射角不是光线与界面的夹角，而是光线与法线的夹角；光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化，但并非一定要变化，当光垂直界面入射时光的传播方向就不变化二、折射率问题设计光由真空以相同的入射角射向不同的介质时，折射角是不同的，为什么？答案因为不同介质

4、对光的折射率不同要点提炼1折射率(1)定义式：n.(2)折射率与光速的关系：n.2对折射率n的理解(1)由于cv，故任何介质的折射率都大于(填“大于”、“小于”或“等于”)1.(2)折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身及入射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关(3)1为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角，产生这种现象的原因是由于光路的可逆性(4)介质的折射率与介质的密度没有必然联系一、反射定律和折射定律的应用例1一束光线从空气射入折射率为的介质中，入射角为45，在界面上入射光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线

5、和折射光线的夹角是()A75 B90C105 D120解析如图所示，根据折射定律n，则sin r，r30，反射光线与折射光线的夹角1804530105，C选项正确答案C二、介质的折射率例2一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反射光线与折射光线垂直，则入射角为_真空中的光速为c，则光在该介质中的传播速度为_解析设入射角为，折射角为90，根据n，可以得到60，再根据n，可得vc.答案60c例3如图2所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d，当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B，当桶内油的深度等于桶高的一半时，在A点沿AB方向看去，看到桶底上的C点，C、B相距d.由此可得油的折射率n_；

6、光在油中传播的速度v_ m/s.(结果可用根式表示)图2解析作出光路图如图所示由题意知，sin ，sin ，故油的折射率n，光在油中传播的速度v6107 m/s.答案61071(对折射率的理解)关于折射率，下列说法正确的是()A根据n可知，介质的折射率与入射角的正弦值成正比B根据n可知，介质的折射率与入射角的正弦值成反比C根据n，介质的折射率与介质中的光速成反比D介质的折射率与入射角、折射角的大小无关答案D解析介质的折射率由介质材料本身和入射光的频率决定，与其他因素无关故D项正确2(折射定律的应用)一个人站在湖边，观察离岸一段距离的水下的一条鱼，这个人看到的鱼的位置和鱼在水下真实的位置相比较，

7、下列说法中正确的是()A在鱼真实位置的正上方某处B在鱼真实位置上方偏向观察者的某处C在鱼真实位置下方偏向观察者的某处D所给条件不足，无法确定观察到的鱼的位置答案B解析如图所示，人在岸上看离岸一段距离的水下的鱼，应是从鱼的位置发出的光(实际上是鱼的反射光)，经折射后射入人的眼睛，看到的是鱼的像把鱼看做一个发光点S，人看到的是折射光线的反向延长线交于发光点S的右上方S点，这说明人看到的是鱼的虚像，且位置是偏向右上方，所以选项B正确3(折射定律的应用)光在某种玻璃中的传播速度是108 m/s，要使光由玻璃射入空气时折射光线与反射光线成90夹角，则入射角应是()A30 B60 C45 D90答案A解析

8、依题意作出光路图如图所示折射角：290901，玻璃的折射率：n.由折射定律知：nsin 1sin 2sin(901)cos 1，即tan 1，得130.故答案为A.4(折射定律的应用)现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的，反光膜内均匀分布着一层直径为10 m的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射反射折射后恰好和入射光线平行，如图3所示，那么第一次入射的入射角应是()图3A15 B30 C45 D60答案D解析作光路图如图所示，设入射角为，折射角为，则2，n，cos

9、 ，30，所以60.故选项D正确.题组一光的折射定律和反射定律的应用1如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越大的介质()A折射角越大，表示这种介质对光线的偏折程度越大B折射角越大，表示这种介质对光线的偏折程度越小C折射角越小，表示这种介质对光线的偏折程度越大D折射角越小，表示这种介质对光线的偏折程度越小答案C解析由折射定律可知，在入射角相同的情况下，折射角越小，介质的折射率越大，介质对光线的偏折程度越大2关于光的折射现象，下列说法正确的是()A光的传播方向发生改变的现象叫光的折射B光由一种介质进入另一种介质，传播方向一定改变C人观察盛水容器的底部，发现水变浅了D若光从空气射入液体中，

10、它的传播速度一定增大答案C3关于光的反射与折射，以下说法正确的是()A光发生反射时，光的传播方向一定改变B光发生反射时，光的传播方向可能偏转90C光发生折射时，一定伴随着反射现象D光发生折射时，光的传播方向可能偏转90答案ABC解析光发生反射时，光的传播方向一定改变，有人认为当入射角为0时，也就是光线垂直界面入射时，反射角为零，光不改变传播方向，而实际上光的传播方向改变了180，选项A正确当入射角为45时，反射角也为45，光的传播方向偏转90，选项B正确光发生折射时，一定伴随着反射现象，C正确；光发生折射时，传播的偏角方向一定小于90，D错误4如图1所示为地球及其大气层，高空有侦察卫星A接收到

11、地球表面P处发出的光信号，则A感知到的发光物应在()图1A图中P点B图中P点靠近M的一侧C图中P点靠近N的一侧D以上位置都有可能答案B解析由于大气层的存在，侦察卫星在A处接收到的P处发出的光信号的光路大致如图中实线所示，由图可知选项B正确，A、C、D错误5.两束细平行光a和b相距为d，从空气中互相平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图2所示，若玻璃对a的折射率大于对b的折射率，当它们从玻璃砖的下表面射出后，有()图2A两束光仍平行，间距等于dB两束光仍平行，间距大于dC两束光仍平行，间距小于dD两束光不再平行答案C解析光路如图所示由光路图可知dd，故C项正确6如图3所示，井口大小和深度相同的两

12、口井，一口是枯井，一口是水井(水面在井口之下)，两井底部各有一只青蛙，则()图3A水井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星B枯井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星C水井中的青蛙觉得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星D两只青蛙觉得井口一样大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星答案B解析这是一道典型的视野问题，解决视野问题的关键是确定边界光线和确定是谁约束了视野等如本题中由于井口边沿的约束，而不能看到更大的范围，据此作出边界光线如图所示由图可看出，所以水井中的青蛙觉得井口小些；，所以水井中的青蛙可看到更多的星星，故选项B正

13、确，A、C、D错误题组二介质的折射率7.如图4所示，玻璃三棱镜ABC的顶角A为30，一束光线垂直于AB射入棱镜，从AC射出进入空气，测得出射光线与入射光线的夹角为30，则棱镜的折射率为()图4A. B.C. D.答案C解析顶角A为30，则光从AC面射出时，在玻璃中的入射角i30.由于出射光线和入射光线的夹角为30，所以折射角r60.由光路可逆和折射率的定义可知n，C项正确8.如图5所示，等腰直角棱镜ABO的两腰长都是16 cm.为了测定它的折射率，棱镜放在直角坐标系中，使两腰与Ox、Oy轴重合从OB边的C点注视A棱，发现A点的视位置在OA边上的D点，在C、D两点插上大头针，测出C点的坐标位置(

14、0,12)，D点的坐标位置(9,0)，试由此计算出该棱镜的折射率图5答案解析从C点注视A点，发现A点的视位置在OA边上的D点，说明光线AC经OB边发生折射，反向延长线过D点，由此可作出由A点入射到C点的光路如图所示，sin 2，sin 1，则n.题组三综合应用9.如图6所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上表面的A点射出已知入射角为i，A与O相距l，介质的折射率为n，试求介质的厚度d.图6答案 l解析设射入介质时折射角为r，由折射定律得n，由几何关系得l2dtan r，解得：d l10.如图7所示，半圆玻璃砖的半径R10 cm，折射率为n，直径AB与屏幕MN垂直并接

15、触于A点激光a以入射角130射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现两个光斑求两个光斑之间的距离L.图7答案23.1 cm解析画出如图所示的光路图，设折射角为2，根据折射定律，有n，解得260由几何知识得OPQ为直角三角形，所以两个光斑P、Q之间的距离LPAAQRtan 30Rtan 60，解得L cm23.1 cm11一半径为R的1/4球体放置在水平桌面上，球体由折射率为的透明材料制成现有一束垂直于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图8所示已知入射光线与桌面的距离为R/2.求出射角.图8答案60解析设入射光线与1/4球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线因此，图中的角为入射角过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B.依题意，COB.又由OBC知sin ，60.设光线在C点的折射角为，由折射定律得，联立以上两式得30.由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角(如图)为30.由折射定律得，因此sin ，60.12一小孩站在宽6