2020届高考物理二轮复习专题讲义：光学专题094.光的折射(含答案)

1、光的折射1 .折射定律(1)内容：如图1所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射 光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比sin 9i表达式：码=n.(3)在光的折射现象中，光路是可逆的2 .折射率(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量定义式：n=*.(3)计算公式：n=C，因为vc,所以任何介质的折射率都大于1.(或(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大壬折射角；当光由介质射入真空 空气)时，入射角小于折射角.3 .折射率的理解(1)折射率由介质本身性质决定,与入射角的大小无关(2)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质(

2、3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小-、光的折射定律(1)折射光线在入射光线和法线所在的平面上，折射光线和入射光线分居在法线的两侧,(2)入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数sin i nsin折射定律的各种表达形式：n snsin在光的折射现象中，光路也是可逆的。(01为入、折射角中的较大者。sin C0sin in sinv 之比，n= c/v.侧向位移的二、折射率:(1)光从真空射入某种介质时，入射角的正弦跟折射角的正弦之比(2)折射率等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度三、通过平行玻璃砖的光线当光线从玻璃砖上表面入射，从下表面射出时，其特点是：光线通过平行

3、玻璃砖后的出射光线和入射光线平行且有侧向位移。大小跟平行玻璃砖的厚度及入射角、折射率有关。各种色光在第一次入射时发生色散(第二次折射不再色散)射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关;可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。四、通过棱镜的光线.偏折角度e还跟入射角（1）光线通过三棱镜两次向底面偏折，通过三棱镜所成的像向顶角偏移, 偏折角度e跟棱镜材料的折射率有关，折射率越大，偏折角度越大 的大小有关系.（2）白光通过三棱镜后产生色散现象，（3）全反射棱镜是横截面成等腰直角三角形的三棱镜。向底面偏折N1（2）（本题4分）如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率.在平铺的白纸上垂直纸面插大

4、头针Pi、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O,在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针P3,使P3挡住Pi、P2的像，连接O P3.图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点. 设AB的长度为li, AO的长度为l2, CD的长度为l3, DO的长度为14, 为较方便地表示出玻璃砖的折射率， 需用刻度尺测量（用上述给 出量的字母表示），则玻璃砖的折射率可表示为 .答：li、l3； |1/|3 （每空 2 分）2 （2） （5分）（选做，适合选修 34的同学）如图所示，某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃

5、砖的折射率，OA是画在纸上的直线， 他在直线OA 适当位置先后竖直插上 Pi、P2两枚大头针，如图放上玻 璃砖（如粗黑线所示），然后插上P3、P4大头针。其中他确定P3大头针位置的方法应当 若该同学实验操作规范准确，其记录的情况如图所示。该同学还用圆规做了一个以 。为圆心，半径与玻璃砖相 同的半圆（如图中虚线所示）。请您帮这位同学算出玻璃 醇的折射率，写出必要的计算过程。本小题考查用插针法测定玻璃折射率的实验数据处理方法。透过玻璃砖看，P3大头针挡住Pi、P2两枚大头针的像。分）如图，由折射定律可得:sin EODDEnsin BOCCB6 1.54（3分）3. （2） （4分）如图，一玻璃柱

6、体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的。点（半圆的圆心），产生反射光束1和透射光束2,已知玻璃折射率为60时，求反射光束1和透射光束2之间的夹角多大?解：反射角 ii 60（1分）由折射定律sin i n sin r解得折射角r = 30（1分）（1分）因此反射光束1和透射光束2之间的夹角180（i r） 90（1分）4、图2表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到 AC界面上，a、b是其中的两条平行光线. 光线a在玻璃砖中的光路已给出.画出光线B从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数.解：光路如图所示5.（选彳3-4） （2）在水面上放置一

7、个足够大的遮光板，板上有一个 半径为r的圆孔，圆心的正上方h处放一个点光源 S,在水面下深 H处的底部形成半径为R的圆形光亮区域（图中未画出）.测得r=8cm, h=6cm, H=24cm,R=26cm,求水的折射率.解：根据光路图，可知sin8 82620.8R r sin 2（R r）2 H 2180.622.1824（2分）（2分）由折射定律得n更1,得n=4sin 23（2分）6. （2）如图所示,己知平行玻璃砖的折射率n 3 ,厚度为d.入射光线AO以入射角i=60射到玻璃砖的上表面，经玻璃砖折射从下表面射出，出射光线与入射光线平行，求两平行光线间距离.（结果可用根式表示）Ai :解

8、：作出光路如图,由折射定律得nsin isin rsinrsin60,31 ,2所以r=300由图知/DOC=ZDOB=300则DBDC d tan 30C D出射光线与入射光线间的距离是d37. （6分）如图所示，空气中有 A点，水中有B点，在A点置一信号源发出光波和声波讯号 传到水中B,沿AOiB路径传播的是a波，沿AO2B路径传播的是b波，则a波、b波各是什么波？简述你的判断过程。答：a波是光波，b波是声波。无线电波从空气进入水中速度变小，入射角大于折射角；而超声波从空气进入水中速度变大，入射角小于折射角，所以 a波是光波、b波是声波。8B. （2）（模块3-4试题）图示是一透明的圆柱体

9、的横截面，其半径R= 20cm,折射率为一束平行光沿 AB方向射向圆柱体，试求：光在圆柱体中的传播速度；距离直线AB多远的入射光线，折射后恰经过B点.解：光在圆柱体中的传播速度v c -3 108 m/s（n设光线PC经折射后经过B点，光路图如图所示（2分）由折射定律有:又由几何关系有:解得厘n .3 sin260df（T）O光线PC离直线AB的距离CD Rsin1073 cm （1分）B今有O由光路图知212, d=Rsin60DCAOBsin60nNMAsin30B画出如图光路图(1分)NQaB再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为60Ar g解析：如图，为光线在玻璃球内的光

10、路图a以入射角i=30射向半圆玻P . A9、如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为10. n如图所示，半圆玻璃砖的半径 径AB与屏幕垂直并接触于 A点.激设折射角为r,根据折射定律平行光沿直径 AB方向照射在玻璃球上，试求离 AB多远的入射光 线最终射出后沿原方向返回。(C )如图所示，玻璃球的半径为R,折射率nC为折射点，B为反射点，作OD平行于入射光线，AOD COD 60 ,所以 OAB 30 ,玻璃的折射率则距离直线AB为10.J3 cm的入射光线经折射后能到达B点.12R=10cm,折射率为nd R 2sin r n sin i解得r 60由几何知识得（1分）/PQ为直角三角形，

11、所以两个光斑PQ之间的C.sin 1 nsin 2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.D. 2A.B. 1.5cos 2 212oL PA AQ Rtan300 2Rsin600 （2 分）解得 l 40史 23.1cm （1分） 311. （3） （3-4模块）（5分）如图所示，一个横截面为直角三角形的三棱镜，A=30 ,C= 90.三棱镜材料白折射率是 n ，3。一条与BC面成0= 30 角的光线射向BC面，经过AC边一次反射从 AB边射出。求从 AB边射出光线与 AB边的夹角。解：由折射定律，在 BC界面：0sin60M3 sin 丫 （1 分）丫

12、 =3011sinCn . 3光线在ACTF面发生反射再经.3 sin 300sin*=60则射出光线与AB面的夹角（1分）AB#面折射 （1分）（1分）3=90-7=30第12题（图（1分）12、（9分）物理一选修3 4一半径为R的1/4球体放置在水平桌面上，球体由折射率为J3的透明材料制成.现有一束位于过球心。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，如图所示.已知入射光线与桌面的距离为J3R/2.求出射角0.解：本题考查几何光学知识，通过画光路图，根据折射定律，由 几何关系列式求解。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

13、，图中的角“为入射角。过C点作球体水平表面的垂线，垂足为Bo依题意，/ COB=ao又由 OBC知由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角产30 （见图）.由折射定律得：-sinsin（JM,，NBc因此：sin3L ,解得：0= 60213. （16分）如图甲所示，在保龄球球道的一侧平行于球道有一面竖立的平面镜，保龄球被 掷出后沿球道中央线 BC做匀速直线运动。有人想利用球道旁的这个平面镜测出球的运动速度，于是他在平面镜中央正前方位于球道另一侧距平面镜 d=1.6m的A点，眼睛贴近地面观察， 测出在平面镜中看到球像的时间 t=1.5 s。设他在镜中刚能看到球像时球的位置在P点，恰好看不到球像时球的位置在Q点，平面镜的长度