第十四章 光学 第71课时　光的折射　全反射　双基落实课学生用

第71课时光的折射全反射[双基落实课]（2023·湖南高考7题）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束。判断下列说法的正误：（1）救援人员收到潜水爱好者发出的激光光束，这是光的折射现象。（）（2）激光器向岸上救援人员发射的激光信号在水面处一定同时发生反射和折射。（）（3）激光光束与水面发生全反射的临界角C＝41°。（）（4）救援人员的眼睛是逆着射入眼睛的光线方向，通过至少两条光线的交点才能确定潜水爱好者的位置。（）考点一光的折射定律折射率[互动共研类]1.对折射率的理解（1）折射率的大小不仅与介质有关，还与光的频率有关，在同种介质中，频率越大的光折射率越大。（2）折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小，v＝cn（3）同种色光在不同介质中的波速、波长不同，但频率相同。2.应用光的折射定律解题的一般思路（1）根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图。（2）充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等。（3）注意在折射现象中，光路是可逆的。【典例1】（2023·全国乙卷34题）如图，一折射率为2的棱镜的横截面为等腰直角△ABC，AB＝AC＝l，BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜，若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A，求M点到A点的距离。尝试解题1.【折射现象的分析】（2023·江苏高考5题）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是（）2.【折射定律的应用】（多选）如图所示，两束不同频率的平行单色光a、b从水射入空气（空气折射率为1）发生如图所示的折射现象（α＜β），下列说法正确的是（）A.水对a的折射率比水对b的折射率小B.在水中的传播速度va＞vbC.在空气中的传播速度va＞vbD.仅把空气和水对调，其他条件不变，则仍有α＜β考点二光的折射和全反射的综合问题[互动共研类]1.解答全反射问题的技巧（1）解答全反射问题时，要抓住发生全反射的两个条件：①光必须从光密介质射入光疏介质；②入射角大于或等于临界角。（2）利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符。2.求解光的折射、全反射问题的三点注意（1）明确哪种是光密介质、哪种是光疏介质。同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。（2）如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。（3）当光照射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。【典例2】（2023·湖北高考6题）如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为（）A.12d B.2C.d D.2d听课记录

【典例3】（2022·全国甲卷34题）如图，边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点。在截面所在平面内，一光线自M点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P点射出棱镜。求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离。尝试解题1.【全反射条件的理解及应用】（2022·辽宁高考5题）完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（）A.此单色光从空气进入水球，频率一定变大B.此单色光从空气进入水球，频率一定变小C.若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射D.若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射2.【光的折射和全反射的综合】（多选）（2024·九省联考河南）如图，将一平面镜置于某透明液体中，光线以入射角i＝45°进入液体，经平面镜反射后恰好不能从液面射出。此时，平面镜与水平面（液面）夹角为α，光线在平面镜上的入射角为β。已知该液体的折射率为2，下列说法正确的是（）A.β＝30°B.β＝37.5°C.若略微增大α，则光线可以从液面射出D.若略微减小i，则光线可以从液面射出考点三光路控制及光的色散现象[素养自修类]1.【三棱镜的色散】如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则（）A.λa＜λb，na＞nb B.λa＞λb，na＜nbC.λa＜λb，na＜nb D.λa＞λb，na＞nb2.【球体的色散】（多选）《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”。彩虹成因的简化示意图如图所示，设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是（）A.雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹B.水滴对a光的临界角小于对b光的临界角C.在水滴中，a光的波长大于b光的波长D.在水滴中，a光的传播速度大于b光的传播速度3.【全反射棱镜对光路的控制】自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光线反射回去。某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角三棱镜（折射率n＞2）组成，棱镜的横截面如图所示。一平行于横截面的光线从O点垂直AB边射入棱镜，先后经过AC边和CB边反射后，从AB边的O'点射出，则出射光线是（）A.平行于AC边的光线① B.平行于入射光线的光线②C.平行于CB边的光线③ D.平行于AB边的光线④

4.【平行玻璃砖对光路的控制】（多选）如图所示，两细束平行的单色光a、b射向同一块上、下表面平行的玻璃砖的上表面，最终都从玻璃砖的下表面射出。已知玻璃对单色光b的折射率较小，那么下列说法中正确的有（）A.a光束在玻璃砖中传播速度比b光小B.从玻璃砖下表面射出后，两束光不一定平行C.从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离一定增大了D.从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离可能和射入前相同1.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体（球体）对光路的控制特点平行玻璃砖三棱镜圆柱体（球体）结构玻璃砖上下表面是平行的横截面为三角形的三棱镜横截面是圆对光线的作用通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折圆界面的法线是过圆心的直线，光线经过两次折射后向圆心偏折应用测