4.1光的折射（原卷版）

4.1光的折射0101学习目标物理素养学习目标1.物理观念：知道光的反射、折射现象及折射率的概念，能对简单现象进行解释。2.科学思维：理解光的反射定律和折射定律，能够应用几何知识分析物理问题。3.科学探究：经历光的折射定律的探究过程，体会科学探究的重要作用。4.科学态度与责任：结合生活中的光学现象，培养学生的兴趣。1.认识光的反射及折射现象，知道法线、入射角、反射角、折射角的含义。2.通过实验探究，理解折射率的概念和光的折射定律。3.会测量玻璃等材料的折射率，通过实验体会光线模型的建构过程。重点关注：①光的折射、入射角、折射角、反射角、法线、折射定律、折射率②测量玻璃的折射率002思维导图003知识梳理（一）课前研读课本，梳理基础知识一、光的反射1.反射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的____________时，一部分光____________到第1种介质的现象。2.反射定律：反射光线与入射光线、法线处在____________内，反射光线与入射光线分别位于____________的两侧；反射角等于入射角。二、光的折射1.折射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的____________时，一部分光进入第2种介质的现象。2.折射定律：:折射光线与入射光线、法线处在____________内，折射光线与入射光线分别位于____________；________________________与________________________成正比，即eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12(式中n12是比例常数)。光的折射定律的三个关键词：“同平面”“线两旁”“成正比”。3.在光的折射现象中，光路是____________的。三、折射率1．定义:光从真空射入某种介质发生折射时，________________________与________________________之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，即n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)。2．折射率与光速的关系:某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝eq\f(c,v)。（二）辨析1.发生折射现象时,入射角与折射角成正比,对吗?2.光从一种介质进入另一种介质时,传播方向一定发生变化吗?3.介质的折射率可能小于1吗?4.介质的折射率随着入射角的增大而增大吗?5.入射角是不是一定大于折射角?004题型精讲【题型一】光的折射【点拨】【点拨】解决光的折射问题的基本思路(1)根据题意正确画出光路图。(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系,注意入射角、反射角、折射角的确定。(3)利用反射定律、折射定律求解。(4)注意光路的可逆性的利用。特别提醒:画光路图时应注意的问题(1)光路是可逆的。(2)垂直界面入射的光线,折射光线与入射光线在同一直线上。(3)过半圆形玻璃砖圆心的光线在圆弧处不偏折。【典型例题1】（2324高二下·广东广州·期末）为提升公园水池的观赏效果，工作人员在池底的P点处安装了一盏彩灯（彩灯可视为点光源）。已知池深H=2m，P点到水池右侧的水平距离为当水池装满水时，距离池边x₂=2.4m的工作人员恰能看到彩灯，工作人员眼部离地的高度为h=1.8m。已知光在真空中的速度（1）求水的折射率n；（2）光在水中的速度v；（3）如果想让彩灯的光也能从水池左侧的B点射出水面，则B点与P点的水平距离L不能超过多少。（结果用根号表示）【对点训练1】（2024·广东·模拟预测）义眼（俗称人工假眼）可看成一个折射率为、半径为R的透光球体，如图所示，球心为O。有两条与中轴线平行的单色光分别从眼眶边缘的A、B两点进入眼球，A、B关于轴线对称，最终两条光线恰相交于球面上同一点C。求：（1）两条光线之间的距离；（2）光在眼球中传播的时间t（不考虑光在C处的反射）。【题型二】折射率【点拨】【点拨】1．对折射率的理解(1)折射率，θ1为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而θ2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角。(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和光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关，与介质的密度没有必然联系。2．折射率与光速的关系(1)光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，光在真空中的传播速度c最大，在其他介质中的传播速度都小于c。(2)由知，某种介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越小。【典型例题1】（2223高二下·广西贵港·期末）半径为R的半圆柱玻璃砖的截面如图所示，O点为圆心，与直径AB垂直，一束与成θ角的光线在O点反射、折射后，在紧靠玻璃砖且与AB垂直的光屏上形成两个光斑C、D。已知反射光线与折射光线垂直，，此玻璃砖的折射率为（）A． B． C． D．【对点训练1】（四川省广安市20232024学年高二下学期7月期末物理试题）如图所示，矩形水槽ABCD高，宽。槽内没有装任何物质时，一束散光从槽的上边缘A射向槽底底角C；当槽内装满某种液体时，这束散光经折射后射到水槽底部的P点。已知P点到水槽的底部B点的距离，则该液体对激光的折射率为（

）A． B． C． D．005强化训练【基础强化】1．（2024·辽宁朝阳·三模）如图所示的光现象中，由于光的反射形成的是（

）A．水中的倒影 B．墙上的手影C．太阳光色散 D．“折断”的铅笔2．（2324高二下·湖南湘西·期末）（多选）如图所示，彩虹在水中的倒影十分清晰。关于彩虹的成因及倒影，下列说法正确的是（）A．彩虹的成因是光的反射 B．彩虹的成因是光的折射C．彩虹的倒影是由光的折射引起的 D．彩虹的倒影是由光的反射引起的3．（2324高二下·新疆克孜勒苏·期末）（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（），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．在空气中的传播速度C．在水中的传播速度D．当a、b入射角为0°时，没有光线进入空气中4．（2324高二下·山西太原·期末）一束光线射到玻璃球过球心O的截面上，入射角为60°。光线的传播路径如图，出射光线恰好与AO平行，则该光线在玻璃中的折射率为（）A． B． C．2 D．1.55．（2324高二下·陕西榆林·期末）某同学利用如图所示的玻璃球（球心为O）模拟彩虹的形成。一束单色光从A点以入射角射入玻璃球，折射后在B点发生反射，在C点再次折射后从玻璃球中射出，其中，玻璃球的半径为R，已知真空中的光速为c。单色光在玻璃球中沿路径传播的时间为（）A． B． C． D．6．（2324高二下·吉林长春·期末）等腰三棱镜的顶角为，一束光在空气中垂直棱镜的一个腰射入棱镜，从另一个腰射出，出射光线偏离原来光线方向角，如图所示，则该束光在棱镜和空气中的传播速度之比为（）A． B． C． D．7．（2324高二下·广东江门·期末）江门新会陈皮茶有消暑、理气健脾等功效。如图所示为一杯没有满的陈皮茶，现用一束激光从A点发射，刚好从陈皮茶的上表面B点射入，激光射在杯子底面最左端的C点，过B点做底边CE的垂线交于D点。DE的长度，CD的长度，AB与BC的长度相等都是，求：（1）陈皮茶的折射率n；（2）激光从B到C的时间与从A到B的时间比值。【素养提升】8．（2324高二下·吉林·期末）（多选）如图所示，一束黄光自空气射入水中，入射光线经过A点，折射光线经过B点，入射点没有画出，实线以上为空气，实线以下为水，A、B连线与实线交于O点，下列说法正确的是（）A．入射点在O点左侧B．黄光从空气中射入水中时，波长变长C．该光路与鱼看人的光路相似，人的像偏低D．若入射光是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点9．（2024·重庆·高考真题）某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略气壁厚度，由该方案可知（

）A．若h=4cm，则 B．若h=6cm，则C．若，则h=10cm D．若，则h=5cm10．（2324高二下·贵州六盘水·期末）如图所示，一束由两种单色光组成的复色光，以的入射角沿AO方向从真空射入两面平行的玻璃砖，在玻璃砖中分散成OB、OC两束，设光束OB、OC的波长分别为、，频率分别为、，在玻璃砖中传播速率分别为、，传播时间分别为、。则（）A． B． C． D．11．（2324高二下·安徽阜阳·期末）如图所示，一光学器材的横截面为一直角梯形，其中AB平行于DE，。一平行于底边DE的单色光从AE边的中点M射入该光学器材，恰好从BD边的中点Q（图中未画出）射出该光学器材。已知，，光在真空中的传播速度大小为，求：（1）该光学器材的折射率；（2）该单色光在该光学器材中的传播时间。（不考虑多次反射）【能力培优】12．（2425高一上·浙江·开学考试）如图所示，平面镜正以的速度绕垂直于纸面的轴O匀速转动，为一段圆心在O点的圆弧形屏幕，其所对圆心角，有一束来自频闪光源的平行光束通过狭缝S射向平面镜M上的O点，已知光源每秒闪动次，则屏幕上内最多可能出现的光斑次数为（）A．1次 B．3次 C．4次 D．12次13．（2324高一上·安徽芜湖·自主招生）内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一半径为R的黑球，距球心为2R处有一点光源S，球心O和点光源S皆位于圆筒的轴线上，如图所示。若使点光源向右半边发出的光线最后全被黑球吸收，则圆筒的半径r最大为（

）A． B． C．R D．14．（2324高二下·北京海淀·期末）某种防窥膜由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，如图所示，屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度的控制。发光像素单元紧贴防窥膜下表面，位于相邻两屏障正中间。不考虑光的衍射，下列说法正确的是（A．防窥膜实现防窥效果主要是靠光的全反射B．其他条件不变时，透明介质的折射率越小，可视角度越小C．可视角度与屏障高度d无关D．从上往下看，看到的图像比