2020届高考物理一轮复习检测：第十五章_光学_第1讲_光的折射全反射和色散(含答案)
2020届高考物理一轮复习人教版光的折射全反射PPT课件(60张)
考点一
考点二
考点三
考点四
课后作业
(3)在光的折射现象中，光路是_□0_3__可__逆___的。如果让光线逆着原来的折
射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射。
3．折射率
(1)定义
光从__□0_4__真__空___射入某种介质发生折射时，入射角 i 的正弦与折射角 r 的__□0_5__正__弦__之比，用 n 表示。
考点一
考点二
考点三
考点四
课后作业
③辅助线段法：如图乙所示，作辅助线 AB 垂直于 OB，量出 A B 、O A ，
AB
CD
作辅助线
CD
垂直于
OD，量出
C
D
、O
C
，则
sinθ1＝O
A
，sinθ2＝O
，即 C
可求出：n＝ssiinnθθ12＝
A O
B A
·O ·C
C。 D
考点一
考点二
考点三
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课后作业
考点一
考点二
考点三
考点四
课后作业
在“测定玻璃的折射率”的实验中， (1)小朱同学在实验桌上看到方木板上有一张白纸，白纸上有如图甲所示 的实验器材，他认为除了缺刻度尺还少了一种器材，请你写出所缺器材的名 称：________。老师将器材配齐后，他进行实验，图乙是他在操作过程中的 一个状态，请你指出第四枚大头针应在图乙中的位置________(填“A”“B”或 “C”)。
考点一
考点二
考点三
考点四
课后作业
解析 (1)实验器材还缺少大头针；依据光的折射定律，及玻璃砖上下表 面平行，那么出射光线与入射光线相互平行，因此第四枚大头针应在图乙中 的位置 B 处。
第1讲光的折射全反射和色散 高考物理(北京版)一轮复习
第1讲光的折射全反射和色散A组基础巩固1.(2018海淀一模)如图所示,让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上,在这个边与空气的界面上会发生反射和折射。
逐渐增大入射角,观察反射光线和折射光线的变化。
关于该实验现象,下列说法正确的是( )A.反射光线和折射光线都沿顺时针方向转动B.反射光线和折射光线转过的角度相同C.在还未发生全反射的过程中,反射光越来越强D.最终反射光完全消失答案 C 增大入射角,反射光线沿逆时针方向转动,折射光线沿顺时针方向转动,A错误。
当入射角从0增大到临界角时,反射光线转过的角度为临界角,而折射光线转过了90°,B错误。
未发生全反射前,入射角越大,反射光越强,折射光越弱,C正确。
发生全反射时,折射光消失,反射光最强,D错误。
2.(2017东城一模)如图所示,将一个半圆形玻璃砖置于空气中,当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时,下列情况不可能发生的是( )答案 B 光由空气斜射入玻璃时折射角小于入射角,A正确,B错误。
C、D选项中,光由空气进入玻璃入射角为零,折射角为零,再由玻璃斜射入空气,折射角大于入射角,也可能发生全反射,C、D正确。
3.(2018朝阳二模)对于红、蓝两种单色光,下列说法正确的是( )A.在水中红光的传播速度较大B.在水中蓝光的传播速度较大C.在真空中红光的传播速度较大D.在真空中蓝光的传播速度较大答案 A 各种色光在真空中传播速度都相同,为c=3×108m/s,由色散规律可知水对蓝光的可知A对。
折射率大,由n=cv4.(2017丰台一模)已知一束可见光m是由a、b、c三种单色光组成的,光束m通过三棱镜的传播情况如图所示,则比较a、b、c三种单色光,下列说法正确的是( )A.a色光的折射率最大B.c色光的频率最小C.b色光在玻璃中的传播速度最大D.c色光发生全反射的临界角最小答案 D 由白光通过玻璃三棱镜后形成色散现象可知,a色光相当于红光,b色光相当于绿可知C项错误;光,而c色光相当于紫光,易知B项错误;由折射率的定义易知A项错误;由n=cv由sin C=1可知D项正确。
2020年高考物理一轮复习课件：专题十五 第1讲 光的折射、全反射
8.狭义相对论的基本假设
Ⅰ 斯韦的电磁场理论、
9.质能关系
Ⅰ 电磁波的传播和电磁
10.实验十五：测定玻璃的折射率
— 波谱以及相对论.
11.实验十六：用双缝干涉测量光的波长 —
第1讲 光的折射、全反射
考点 1 光的折射定律
1.折射现象：光从一种介质进入另一种介质时传播方向 __改__变____的现象.
ห้องสมุดไป่ตู้答案：CDE
4.(多选)白光通过三棱镜发生色散现象，下列说法正确的是 ()
A.不同颜色的光在真空中的光速不同 B.在同一介质中红光的折射率比紫光小 C.在同一介质中红光的光速比紫光大 D.每种颜色的光通过三棱镜都会分成几种颜色的光 E.只有复色光才会出现色散现象
【基础自测】
1.(多选)如图 15-1-1 所示，光在真空和某介质的界面 MN 上 发生折射，由图可知( )
A.光是从真空射入介质的 B.光是由介质射入真空的
C.介质的折射率为
3 2
D.介质的折射率为 3
图 15-1-1
E.反射光线与折射光线的夹角为 90°
解析：根据题图可知，入射角为 30°，折射角为 60°，反射
光线与折射光线垂直，光是从介质射入真空的，折射率
n＝ssiinn
i r
＝ssiinn 6300°°＝ 3，故 B、D、E 正确.
答案：BDE
2.(多选)下列说法正确的是( ) A.在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体的 像将比物体所处的实际位置高 B.光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原 理来传递信息的 C.玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显亮，是 由于光的全反射 D.海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折射率比下 层空气的折射率大 E.小孔成像是根据光的全反射
(北京专用)2020届高考物理一轮复习专题十五光学课件
射定律有
sin i'=n sin 45° ⑥
设船向左行驶的距离为x',此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1',到P点的水平距离 为x2',则 x1'+x2'=x'+x ⑦
x1 ' =tan i' ⑧
h1
x2 ' =tan 45° ⑨
h2
联立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入题给数据得
x'=(6 2 -3)m≈5.5 m⑩
知识归纳 色光中相关物理量的变化
物理量
色光
频率ν、对应同一介质的折 射率n、光子能量hν
波长λ和同一介质中的 光速v、临界角C
红橙黄绿青蓝紫 小 大 大 小
2.(2014北京理综,20,6分)以往,已知材料的折射率都为正值(n>0)。现已有针对某些电磁波设 计制作的人工材料,其折射率可以为负值(n<0),称为负折射率材料。位于空气中的这类材料,
高考物理 (北京市选考专用)
专题十五 光学
五年高考
考点一 光的折射、全反射和色散
A组 自主命题·北京卷题组
1.(2017北京理综,14,6分)如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为a、b两束单色光。如 果光束b是蓝光,则光束a可能是 ( ) A.红光 B.黄光 C.绿光 D.紫光
答案 D 本题考查光的折射、色散。由题图可知,可见光穿过玻璃砖后,发生了色散,其中a 光的侧移距离大于b光的侧移距离,说明玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率,同种介质对 红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的折射率依次增大,由于b光是蓝光,故只有D选项符合题意。
答案 (ⅰ) 3 (ⅱ) 3 2 2
解析 本题考查了光的折射、全反射,突出应用数学知识处理物理问题的能力,体现了核心素 养中模型建构、科学论证要素,有利于培养考生的应用与创新价值观。 (ⅰ)光路图及相关量如图所示。
2020届高三物理一轮复习光的折射全反射色散测试大纲人教版
2020版高三物理一轮复习光的折射全反射色散1. 一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离•在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是（）A. 红光以30°的入射角入射B. 红光以45°的入射角入射C. 紫光以30°的入射角入射D. 紫光以45°的入射角入射解析：侧移距离是指出射光线与原入射方向的垂直距离•同一种光线相比折射率相等,入射角越大侧移距离越大,即B项侧移距离大于A项.D项侧移距离大于C项. 又在入射角相同时，折射率越大，侧移距离越大，所以紫光在45°的入射角入射时, 侧移距离最大，即D项正确.答案:D2. 如图,一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60° ,已知光线在玻璃球内经一次反射后,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（）A. &B.1.5C..3D.2解析:绘出光在玻璃体内的光路图，由几何关系可知，第一次折射时，折射角为30° ,则n=^in60o、、3,C 正确.sin 30o3. 右图是一个-圆柱体棱镜的截面图,图中E?F?G?H 将半径0M 分成5等份,虚线4EE?FF i ?GG?HH 平行于半径0 N,0 N 边可吸收到达其上的所有光线.已知该棱镜的折C.能从圆弧G 1H 1射出解析：由折射率n=5知该棱镜的全反射临界角为 C=37 （sinC=-）,冈収子从G 点 35入射的光线垂直进入棱镜后，在G 点恰全反射，则G I M 圆弧上所有入射光线均发生 全反射，不会从中射出，只有NG 1圆弧上入射的光线折射后射出棱镜.所以只有B 正 确,A?C?D 错误.答案:B4. 一束由红？蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角B 射入 , 穿过玻璃砖自下表面射出•已知该玻璃对红光的折射率为 1.5.设红光与蓝光穿过玻 璃砖所用的时间分别为t i 和t 2,则在9从0逐渐增大至90°的过程中（）A.t 1始终大于t 2 B.t1始终小于t2只能从圆弧N G 1射出能从圆弧H I M 射出 答案:C0M 则光线（）D.C.t l先大于后小于t2D.t 1先小于后大于t2解析：假设玻璃砖的厚度为d,光线在玻璃砖中的折射角为0',由折射定律可得sin 0'= 竺，光线在玻璃砖中的传播速度V=c,光在玻璃砖中的传播距离n nL= 旦，可知光穿过玻璃砖所用的时间t= L_ 竺耳,因cos v cgpos cgsin gsos cgsin2为红光的折射率小于蓝光的折射率，所以红光的折射角大于蓝光的折射角.由题意知n红=1.5,可知红光的折射角0' <45° ,所以两种光线在0从0逐渐增大到90°的过程中,折射角0'的两倍都小于90° ,因此sin 2 0'也会增大,且折射角是红光的大于蓝光的.所以整个过程中红光所用的时间始终小于蓝光所用时间,故选B.答案:B5. 频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示.下列说法正确的是（）A. 单色光1的波长小于单色光2的波长B. 在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C. 单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D. 单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角解析:本题考查光的折射和全反射.由题意可知，玻璃板对单色光1的折射率较大，故单色光1的频率较大,波长较小,选项A正确;根据v=E ,可知单色光2在玻璃n中的传播速度较大，选项B错误;设玻璃板的厚度为d,光在玻璃板上表面的入射角为a 发生折射后的折射角为B,则光通过玻璃板的时间为co^ -cos dsin竺也,由于两种单色光的入射角相同,B V 2,则t=c csin csin cos csin2n sin2 B i<2 B 2,但sin2 B 1与sin2 B 2的大小关系不能确定，所以两种单色光通过玻璃板所1用时间的长短关系不能确定，选项C错误；由sinC=— ,n i>n2,则C<C,选项D正确.n答案:AD6. （山西太原）某直角棱镜顶角9 =41.3。
高考物理一轮复习第十五单元光学电磁波相对论第1讲光的折射全反射学案新人教版
光的折射全反射一、考情分析1．本单元考查的热点有光的折射定律、折射率的计算、全反射的应用等,题型有选择、填空、计算等,难度中等偏下,光的折射与全反射的综合,以计算题的形式考查的居多．2．对于光学部分,分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时,应注意与实际应用的联系,作出正确的光路图．二、知识特点1．本单元知识与生活息息相关,光的反射、折射、色散等现象非常常见,全反射、光纤通信等应用广泛．2．本单元基本概念较少,但比较抽象难懂,如光的干涉、衍射、偏振等现象．学习过程中需加强理解、应用练习．3．电磁波、相对论知识较难理解,但考试要求只要求知道,后续知识理解留在大学．第1讲光的折射全反射考纲考情核心素养►光的折射定律Ⅱ►折射率Ⅰ►全反射、光导纤维Ⅰ►实验：测定玻璃的折射率►光的反射、光的折射、光的色散、折射率、全反射、临界角.物理观念全国卷5年11考高考指数★★★★★►测定玻璃的折射率.科学思维知识点一 光的折射定律 折射率1．折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向发生改变的现象．如图所示．2．折射定律内容：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；入射角的正弦值与折射角的正弦值成正比．3．折射率(1)物理意义：折射率反映介质的光学特性,折射率大,说明光从真空射入到该介质时偏折角大,反之偏折角小．(2)定义式：n ＝sin θ1sin θ2.(3)计算公式：n ＝c v,因v <c ,故任何介质的折射率总大于1.知识点二 全反射1．定义：光从光密介质射入光疏介质,当入射角增大到某一角度时,折射光线消失,只剩下反射光线的现象．2．条件：①光从光密介质射向光疏介质．②入射角大于临界角． 3．临界角：折射角等于90°时的入射角．若光从介质(折射率为n )射向真空或空气时,发生全反射的临界角为C ,则sin C ＝1n.介质的折射率越大,发生全反射的临界角越小．知识点三 光的色散1．光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象．2．色散规律：由于n 红<n 紫,所以以相同的入射角射到棱镜界面时,红光和紫光的折射角不同,即紫光偏折得更明显．当它们射到另一个界面时,紫光的偏折最大,红光的偏折最小．1．思考判断(1)光的传播方向发生改变的现象叫光的折射．( × ) (2)折射率跟折射角的正弦成正比．( × )(3)在水中,蓝光的传播速度大于红光的传播速度．( × ) (4)只要入射角足够大,就能发生全反射．( × ) (5)密度大的介质一定是光密介质．( × )2.如图所示,MN 是空气与某种液体的分界面,一束红光由空气射到分界面,一部分光被反射,一部分光进入液体中．当入射角是45°时,折射角为30°,则以下说法正确的是( C )A ．反射光线与折射光线的夹角为120°B ．该液体对红光的折射率为 3C ．该液体对红光的全反射临界角为45°D ．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时,折射角也是30°解析：反射角为45°,可求得反射光线与折射光线的夹角为105°,A 错误；该液体对红光的折射率n ＝sin45°sin30°＝2,由sin C ＝1n ,可求得全反射临界角为45°,B 错误,C 正确；该液体对紫光的折射率更大,所以折射角小于30°,D 错误．3．(多选)光从介质a 射向介质b ,如果要在a 、b 介质的分界面上发生全反射,那么必须满足的条件是( AC )A ．a 是光密介质,b 是光疏介质B ．光在介质a 中的速度必须大于在介质b 中的速度C ．光的入射角必须大于或等于临界角D ．必须是单色光解析：发生全反射必须同时满足两个条件：①光从光密介质射向光疏介质,②入射角大于或等于临界角．而光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的小,且对光的颜色,以及单色光、复合光没有要求,故A 、C 正确,B 、D 错误．4．(多选)关于全反射,下列说法中正确的是( ACE ) A ．光从光密介质射向光疏介质时可能发生全反射 B ．光从光疏介质射向光密介质时可能发生全反射C ．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射D ．光从其传播速度大的介质射向其传播速度小的介质时可能发生全反射E ．发生全反射时,入射角大于或等于全反射临界角解析：当光线从光密介质射向光疏介质时有可能发生全反射,由n ＝cv可知,光传播速度越大的介质,折射率越小,传播速度越小的介质,折射率越大,故A 、C 正确,B 、D 错误；发生全反射的条件之一是入射角大于或等于全反射临界角,E 正确．5．(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( BCE )A ．随着a 、b 入射角度的逐渐增加,a 先发生全反射B ．水对a 的折射率比水对b 的折射率小C ．在水中的传播速度v a >v bD ．在空气中的传播速度v a >v bE ．当a 、b 入射角为0°时,光线不偏折,但仍然发生折射现象解析：由于α<β,所以折射率n a 小于n b ,由n ＝c v知,在水中的传播速度v a >v b ,由sin C ＝1n知,随着a 、b 入射角的逐渐增大,b 先发生全反射,a 、b 在空气中的传播速度都是c ,故A 、D 错误,B 、C 正确；当a 、b 入射角为0°时,光线虽然不偏折,但仍然发生折射现象,故E 正确．考点1 折射定律 折射率1．对折射定律和折射率的理解及应用(1)折射率只由介质本身的光学性质和光的频率决定．由n ＝sin θ1sin θ2定义和计算,与入射角θ1、折射角θ2无关．(2)由n ＝c v可计算光的折射率,n 是光从真空射入某种介质的折射率．对两种介质来说,若n 1>n 2,则折射率为n 1的称为光密介质,折射率为n 2的称为光疏介质．(3)光从一种介质进入另一种介质时频率不变,波长改变,光速改变,可以根据v ＝λf 和n ＝cv判断． 2．光路的可逆性在光的折射现象中,光路是可逆的．如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上,光线就会逆着原来的入射光线发生折射．一半圆柱形透明物体横截面如图所示,底面AOB 镀银(图中粗线),O表示半圆截面的圆心．一束光线在横截面内从M 点入射,经过AB 面反射后从N 点射出．已知光线在M 点的入射角为30°,∠MOA ＝60°,∠NOB ＝30°,sin15°＝6－24,求：(1)光线在M 点的折射角； (2)透明物体的折射率．【解析】 (1)如图所示为透明物体内部的光路图,Q 、M 点相对于底面EF 对称,Q 、P 和N 三点共线．设在M 点处,光的入射角为θ1,折射角为θ2,∠OMQ ＝α,∠PNF ＝β 根据题意有α＝30°由几何关系得∠PNO ＝∠PQO ＝θ2 所以β＋θ2＝60°,且α＋θ2＝β 联立解得θ2＝15°.(2)根据折射率公式有n ＝sin θ1sin θ2,解得n ＝6＋22.【答案】 (1)15° (2)6＋22高分技法光在介质中发生折射和反射问题的分析思路 1根据题意画出正确的光路图.2利用几何关系确定光路图中的边、角关系,注意入射角、折射角均是与法线的夹角. 3利用折射定律、折射率公式列式求解. 4充分考虑反射和折射现象中的光路可逆性.1．如图,一艘帆船静止在湖面上,帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m ．距水面4 m 的湖底P 点发出的激光束,从水面出射后恰好照射到桅杆顶端,该出射光束与竖直方向的夹角为53°(取sin 53°＝0.8)．已知水的折射率为43.(1)求桅杆到P 点的水平距离；(2)船向左行驶一段距离后停止,调整由P 点发出的激光束方向,当其与竖直方向夹角为45°时,从水面射出后仍照射在桅杆顶端,求船行驶的距离．解析：(1)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1,到P点的水平距离为x2；桅杆高度为h1,P点处水深为h2；激光束在水中与竖直方向的夹角为θ.由几何关系有x1＝tan53°①h1x2＝tanθ②h2由折射定律有sin53°＝n sinθ③设桅杆到P点的水平距离为x,则x＝x1＋x2④联立①②③④式并代入题给数据得x＝7 m．⑤(2)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时,从水面出射的方向与竖直方向夹角为i′,由折射定律有sin i′＝n sin45°⑥设船向左行驶的距离为x′,此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1′,到P点的水平距离为x2′,则x1′＋x2′＝x′＋x⑦x1′＝tan i′⑧h1x2′＝tan45°⑨h2联立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入题给数据得x′＝(62－3) m≈5.5 m．⑩答案：(1)7 m (2)5.5 m考点2 全反射现象的理解和应用(1)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．(2)光的全反射现象遵循光的反射定律,光路是可逆的．(3)当光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．当折射角等于90°时,实际上就已经没有折射光了．(4)全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时,在入射角逐渐增大的过程中,反射光的能量逐渐增强,折射光的能量逐渐减弱；当入射角等于临界角时,折射光的能量已经减弱为零,这时就发生了全反射．特别提醒：不同颜色的光的频率不同,在同一种介质中的折射率、光速也不同,发生全反射现象的临界角也不同．(2019·全国卷Ⅲ)如图,直角三角形ABC 为一棱镜的横截面,∠A ＝90°,∠B ＝30°.一束光线平行于底边BC 射到AB 边上并进入棱镜,然后垂直于AC 边射出．(1)求棱镜的折射率；(2)保持AB 边上的入射点不变,逐渐减小入射角,直到BC 边上恰好有光线射出．求此时AB 边上入射角的正弦．【解析】 (1)光路图及相关量如图所示光束在AB 边上折射,由折射定律得sin isin α＝n ①式中n 是棱镜的折射率．由几何关系可知α＋β＝60° ② 由几何关系和反射定律得β＝β′＝∠B ③ 联立①②③式,并代入i ＝60°得n ＝ 3. ④(2)设改变后的入射角为i ′,折射角为α′,由折射定律得 sin i ′sin α′＝n ⑤依题意,光束在BC 边上的入射角为全反射的临界角θc ,且sin θc ＝1n⑥由几何关系得θc ＝α′＋30° ⑦ 由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为sin i ′＝3－22. ⑧ 【答案】 (1) 3 (2)3－22高分技法光的折射和全反射综合问题的分析思路1确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质.2若光由光密介质进入光疏介质,则根据sin C ＝1n确定临界角,看是否发生全反射.3根据题设条件,作出光路图.作图时要找出具有代表性的光线,如符合边界条件或全反射临界条件的光线.4运用光路的可逆性、对称性,寻找三角形全等或相似、三角函数等关系,进行判断推理、运算及变换,然后进行动态分析或定量计算.2.如图所示,ABCD 是一直角梯形棱镜的横截面,位于截面所在平面内的一束光线由O 点垂直AD 射入,已知棱镜的折射率n ＝2,AB ＝BC ＝8 cm,OA ＝3 cm,∠OAB ＝60°.求：(1)光线第一次射出棱镜时,出射光线的方向相对于入射光线MO 的偏角； (2)光线第一次射出棱镜时,出射点距C 点多远？ 解析：(1)设发生全反射的临界角为C ,由折射定律可得sin C ＝1n,解得C ＝45°；光路图如图所示,由几何关系可知光线在AB 边和BC 边的入射角均为60°,均发生全反射,设光线在CD 边的入射角为α,折射角为β,由几何关系可得α＝30°,小于临界角,光线第一次射出棱镜是在CD 边,由折射定律可得n ＝sin βsin α,解得β＝45°,所以入射光偏转了135°.(2)如图MO 光线垂直于AD 进入棱镜；AO ＝3 cm,∠OAE ＝60°,AE ＝AOcos60°＝6 cm因为在AB 面和BC 面发生全反射所以BE ＝BF ＝2 cm,又BC ＝8 cm,则FC ＝6 cm 由几何关系可知CG ＝FC tan30°＝2 3 cm. 答案：(1)135° (2)2 3 cm考点3 光的色散1．光的色散(1)成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同,对红光的折射率最小,红光通过棱镜后的偏折程度最小,对紫光的折射率最大,紫光通过棱镜后的偏折程度最大,从而产生色散现象．(2)现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带．2．各种色光的比较颜色红橙黄绿青蓝紫频率ν低→高同一介质中的折射率小→大同一介质中的速度大→小波长大→小通过棱镜的偏折角小→大临界角大→小双缝干涉时的条纹间距大→小如图为半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面,O点为圆心,OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ紧靠在玻璃砖的右侧且与MN垂直．一束复色光沿半径方向与OO′成θ＝30°角射向O点,已知复合光包含有折射率从n1＝2到n2＝3的光束,因而光屏上出现了彩色光带．(1)求彩色光带的宽度；(2)当复色光入射角逐渐增大时,光屏上的彩色光带将变成一个光点,求θ角至少为多少？【解析】 (1)设折射率为n 1和n 2的光线经玻璃砖折射后的折射角分别为β1和β2,则n 1＝sin β1sin θ,n 2＝sin β2sin θ, 代入数据得β1＝45°,β2＝60°, 故彩色光带的宽度为d ＝R tan(90°－β1)－R tan(90°－β2)＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1－33R ； (2)当复色光恰好全部发生全反射时,sin C ＝1n 1＝12,即入射角θ＝C ＝45°.【答案】 (1)⎝ ⎛⎭⎪⎫1－33R (2)45°3.(多选)如图所示,一束光射入平行玻璃砖后分成1、2两束,然后射出玻璃砖(射出光线没画),1、2两光对应的频率分别为ν1、ν2,玻璃砖对它们的折射率分别为n 1、n 2.下列说法正确的是( ACE )A ．n 1>n 2B ．ν1<ν2C ．射出玻璃砖的两束光相互平行D ．若增大入射光束的入射角,则2光先发生全反射E ．无论怎样改变入射光束的入射角,1、2光均不会发生全反射解析：由n ＝sin isin r 可知,入射角i 相同,折射角r 1<r 2,所以n 1>n 2,故A 正确；由n 1>n 2可知,频率ν1>ν2,故B 错误；由于玻璃砖上下表面平行,所以两次折射的法线也平行,第一次的折射角等于第二次的入射角,所以出射光线与入射光线平行,进而两出射光线相互平行,故C 正确；因第二次的折射角等于第一次的入射角,所以第二次不会发生全反射,故D 错误,E 正确．考点4 实验：测定玻璃的折射率1．实验原理：用插针法找出与入射光线AO 对应的出射光线O ′B ,确定出O ′点,画出折射光线OO ′,然后测量出角θ1和θ2,代入公式n ＝sin θ1sin θ2计算玻璃的折射率．2．实验过程 (1)铺白纸、画线①如图所示,将白纸用图钉按在平木板上,先在白纸上画出一条直线aa ′作为界面,过aa ′上的一点O 画出界面的法线MN ,并画一条线段AO 作为入射光线．②把玻璃砖平放在白纸上,使它的长边跟aa ′对齐,画出玻璃砖的另一条长边bb ′. (2)插针与测量①在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P 1、P 2,透过玻璃砖观察大头针P 1、P 2的像,调整视线的方向,直到P 1的像被P 2挡住,再在观察的这一侧依次插两枚大头针P 3、P 4,使P 3挡住P 1、P 2的像,P 4挡住P 1、P 2的像及P 3,记下P 3、P 4的位置．②移去玻璃砖,连接P 3、P 4并延长交bb ′于O ′,连接OO ′即为折射光线,入射角θ1＝∠AOM ,折射角θ2＝∠O ′ON .③用量角器测出入射角和折射角,查出它们的正弦值,将数据填入表格中． ④改变入射角θ1,重复以上实验步骤,列表记录相关测量数据．在“测定玻璃的折射率”实验中,某同学经正确操作插好了4枚大头针,如图甲所示．(1)在图乙中画出完整的光路图．(2)对你画出的光路图进行测量和计算,求得该玻璃砖的折射率n ＝________(保留三位有效数字)．(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象,某同学做了两次实验,经正确操作插好了8枚大头针,如图丙所示．图中P 1和P 2是同一入射光线上的2枚大头针,其对应出射光线上的2枚大头针是P 3和________(选填“A ”或“B ”)．【解析】 (1)如图所示．(2)用量角器测出入射角i 与折射角r ,根据折射定律n ＝sin isin r 得出结果；或者利用坐标纸结合入射角和折射角画两个直角三角形,然后用刻度尺测出所对应的直角边和斜边的长度,进一步计算出正弦值,再代入折射定律公式即可．(3)由图可知,由于入射光线比较靠近玻璃砖的右边,经过上表面折射后,再经过右侧折射出来,故应该通过A 点．【答案】 (1)如图所示(2)1.53(1.50～1.56均可) (3)A 高分技法计算折射率的常用方法(1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.算出不同入射角时的sin θ1sin θ2,并取平均值．(2)作sin θ1sin θ2图象：改变不同的入射角θ1,测出不同的折射角θ2,作sin θ1sin θ2图象,由n ＝sin θ1sin θ2可知图象应为直线,如图所示,其斜率就是玻璃折射率．(3)“单位圆法”确定sin θ1、sin θ2,计算折射率n .以入射点O 为圆心,以一定长度R 为半径画圆,交入射光线OA 于E 点,交折射光线OO ′于E ′点,过E 作NN ′的垂线EH ,过E ′作NN ′的垂线E ′H ′.如图所示,sin θ1＝EH OE ,sin θ2＝E ′H ′OE ′,OE ＝OE ′＝R ,则n ＝sin θ1sin θ2＝EHE ′H ′.只要用刻度尺测出EH 、E ′H ′的长度就可以求出n .4．在做“测定玻璃折射率n ”实验时：(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab 和cd 时不慎碰了玻璃砖使它向ab 方向平移了一些,如图甲所示,以后的操作都正确,但画光路图时,将折射点确定在ab 和cd 上,则测出的n 值将不变．(2)乙同学为了避免笔尖接触玻璃砖的界面,画出的a ′b ′和c ′d ′都比实际界面向外侧平移了一些,如图乙所示,以后的操作均正确,画光路图时将入射点和折射点都确定在a ′b ′和c ′d ′上,则所测得的n 值将偏小．(3)丙同学在操作和作图时均无失误,但所用玻璃砖的两个界面明显不平行,这时测出的n 值将不受影响．解析：(1)玻璃砖平移以后,测量的折射角不变,入射角相同,故测得的折射率将不变． (2)乙同学的操作使入射角相同,所画出的折射角比实际折射角偏大,由n ＝sin isin r 知,测得的折射率偏小．(3)同样可根据入射光线和出射光线确定玻璃砖内折射光线,从而确定入射角和折射角,只要第二个界面不发生全反射即可,测出的折射率不受影响．。
2020届高考物理一轮复习重要题型名师精讲之光学第1讲光的折射全反射光的波动性
2020届高考物理一轮复习重要题型名师精讲之光学第1讲光的折射全反射光的波动性1．(2018·广东，14)(1)在阳光照耀下，充满雾气的瀑布上方常常会显现漂亮的彩虹．彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射，再折射后形成的．光的折射发生在两种不同介质的________上，不同的单色光在同种平均介质中________不同．(2)如图2－1－13为声波干涉演示仪的原理图，两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一小孔．声波从左侧小孔传入管内，被分成___________的波．当声波分不通过A、B传播到右侧小孔时，假设两列波传播的路程相差半个波长，那么此处声波的振幅________；假设传播的路程相差一个波长，那么此处声波的振幅________．图2－1－13解析：声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率相同的波且相位差固定．假设波程相差为半波长的偶数倍，那么干涉相长；假设波程相差为半波长的奇数倍，那么干涉相消．因此两列波传播的路程相差半个波长(奇数倍)，那么此处声波的振幅减小；假设传播的路程相差一个波长(半波长的偶数倍)，那么此处声波的振幅增大．答案：(1)界面折射率(2)相同减小增大2.图2－1－14(1)一玻璃砖横截面如图2－1－14所示，其中ABC为直角三角形(AC边未画出)，AB为直角边，∠ABC＝45°；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点．此玻璃的折射率为1.5.P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏．假设一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，那么以下表达正确的选项是________．A．从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光B．屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度C．屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度D．当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐步变小然后逐步变大(2)如图2－1－15所示，图2－1－15是研究激光相干性的双缝干涉示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1、S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹，入射激光的波长是λ，屏上的P点到两狭缝S1、S2的距离相等，假如把P处的亮条纹记作0号条纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的亮纹依次是1号条纹、2号条纹……那么P1处的亮纹恰好是10号亮纹．设直线S1P1的长度为L1，S2P1的长度为L2，那么L2－L1等于多少？解析：(1)设光在玻璃砖BC面与AC弧面上的临界角为C，那么有sin C＝1n ＝23，明显C<45°，故可知光将在整个BC面上发生全反射，也会在AC弧面上靠近A点和C点邻近区域发生全反射．D点邻近的射出光线形成会聚光束照到光屏P上．由以上分析可知B、D选项正确．(2)依照双缝干涉原理，产生亮条纹的条件是光程差为波长的整数倍，即Δs＝nλ(n＝0、1、2…)，当n＝0时产生0号亮纹，当n＝10时产生10号亮纹，因此L2－L1＝10λ.答案：(1)BD(2)10λ图2－1－163. 如图2－1－16所示是一种折射率n＝1.5的棱镜，现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上，入射角的正弦值为sin i＝0.75.求：(1)光在棱镜中传播的速率；(2)通过运算讲明此束光线射出棱镜后的方向并画出光路图(不考虑返回到AB面上的光线)．解析：(1)由n＝cv 得v＝cn＝2×108 m/s.(2)设光线进入棱镜后的折射角为r，由sin isin r ＝n，得sin r＝sin in＝0.5，r＝30°光线射到BC界面时的入射角i1＝90°－45°＝45°由于sin 45°>1n，因此光线在BC边发生全反射，光线沿DE方向射出棱镜后的方向与AC边垂直，光路图如下图．答案：(1)2×108 m/s(2)见解析图图2－1－174. (2018·苏南八校联考)如图2－1－17所示是一透亮的圆柱体的横截面，其半径R＝20 cm，折射率为3，AB是一条直径，今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体，试求：(1)光在圆柱体中的传播速度；(2)距离直线AB多远的入射光线，折射后恰通过B点．解析：(1)光在圆柱体中的传播速度v＝cn＝3×108 m/s.(2)设光线PC经折射后通过B点，光路图如下图由折射定律有：sin αsin β＝n ＝3，又由几何关系有：α＝2β由以上两式解得α＝60°光线PC 离直线AB 的距离CD ＝R sin α＝10 3 cm那么距离直线AB 为10 3 cm 的入射光线经折射后能到达B 点．答案：(1)3×108 m/s (2)10 3 cm5． (1)一束红光和一束紫光以相同的入射角斜射到同一厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相关于入射光线侧移了一段距离，那么以下讲法中正确的选项是________． A ．红光的出射光线的侧移距离比紫光小 B ．红光的出射光线的侧移距离比紫光大 C ．红光穿过玻璃板的时刻比紫光短 D ．红光穿过玻璃板的时刻比紫光长图2－1－18(2)2018年奥运会上，光纤通信网覆盖了所有的奥运场馆，为各项竞赛提供安全、可靠的通信服务，光纤通信是利用光的全反射将大量信息高速传输．如图2－1－18是一根长为l 的光导纤维，由内芯和包层两层介质组成，其折射率分不为n 1和n 2，那么n 1________n 2(填〝<〞〝>〞或〝＝〞)；假设发生全反射的临界角为θ，光在真空中的速度为c ，那么一束光从它的一个端面射入，又从另一端面射出所需的最长时刻为________．解析：(1)因为同一种介质对紫光的折射率大，故入射角相同时，紫光侧移距离较大，A 选项正确、B 选项错误；设入射角为θ，折射角为α，玻璃板的厚度为h ，那么穿过玻璃板所用的时刻为t ＝h v cos α，又有折射定律n ＝sin θsin α，且n ＝cv ，联立解得t ＝n 2hc n 2－sin 2θ，介质对红光的折射率较小，且两种色光的折射率均大于1，因此分子中的n 2起要紧作用，故C 选项正确，D 选项错误．(2)光从内芯射向包层时会发生全反射，故内芯的折射率应大于包层的折射率；当内芯射向包层的入射光的入射角等于临界角θ时，光的路线最长，所用时刻也最长，设为t max ，现在光束在沿光导纤维方向的速度重量为v sin θ，那么光在穿过光导纤维时有l ＝v sin θ·t max ，得t max ＝l v sin θ＝l c sin θn 1＝n 1lc sin θ.答案：(1)AC (2)> n 1lc sin θ1. (1)如图2－1－19所示，A 、B 、C 为等腰棱镜，a 、b 两束不同频率的单色光垂直AB 边射入棱镜，两束光在AB 面上的入射点到DC 的距离相等，两束光通过棱镜折射后相交于图中的P 点，以下判定正确的选项是________．图2－1－19A ．在真空中，a 光光速大于b 光光速B ．在真空中，a 光波长大于b 光波长C ．a 光通过棱镜的时刻大于b 光通过棱镜的时刻D ．a 、b 两束光从同一介质射入真空过程中，a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角图2－1－20(2)如图2－1－20所示，直角三棱镜ABC 的一个侧面BC 紧贴在平面镜上，∠BAC ＝β.从点光源S 发出的细光束SO 射到棱镜的另一侧面AC 上，适当调整入射光SO 的方向，当SO 与AC 成α角时，其折射光与镜面发生一次反射，从AC 面射出后恰好与SO 重合，求此棱镜的折射率．解析：(1)此题考查不同色光的比较．光在真空中的传播速度为3.0×108 m/s ，故A 选项错误；画出a 、b 两束光通过棱镜的光路图，如下图．由图可知棱镜对a 光的偏折程度大于对b 光的偏折程度，即a 光的频率、折射率大于b 光的频率和折射率，因此在真空中a 光的波长小于b 光的波长，故B 选项错误；两种光在棱镜中的传播距离相等，由于a 光在棱镜中的传播速度小于b 光在棱镜中的传播速度，故a 光通过棱镜的时刻较长，故C 选项正确；由C ＝arcsin 1n 可知a 光的临界角小于b 光的临界角，故D 选项错误．(2)作出正确的光路图，依题意可知光垂直BC 反射才能从AC 面射出后恰好与SO 重合，那么光在AC 面的入射角为90°－α，由几何关系可知折射角为90°－β，依照折射定律：n ＝sin(90°－α)sin(90°－β)＝cos αcos β.答案：(1)C (2)cos αcos β2. 小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃折射率的实验(如图2－1－21所示)，他进行的要紧步骤是：图2－1－21(A)用刻度尺测玻璃砖的直径AB 的大小d .(B)先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出玻璃砖的边界，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的圆心O 、直径AB 、AB 的法线OC .(C)将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN 紧靠A 点并与直径AB 垂直放置．(D)调剂激光器，使PO 光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O ，并使长直尺MN 的左右两端均显现亮点，记下左侧亮点到A 点的距离x 1，右侧亮点到A 点的距离x 2.那么 (1)小明利用实验数据运算玻璃折射率的表达式n ＝________. (2)关于上述实验以下讲法正确的选项是________．A ．在∠BOC 的范畴内，改变入射光PO 的入射角，直尺MN 上可能只显现一个亮点B ．左侧亮点到A 点的距离x 1一定小于右侧亮点到A 点的距离x 2C ．左侧亮点到A 点的距离x 1一定大于右侧亮点到A 点的距离x 2D ．要使左侧亮点到A 点的距离x 1增大，应减小入射角解析：(1)作出光路图如下图，折射光线交于MN上的E点，反射光线交与MN上的F 点．折射率等于折射角的正弦与反射角的正弦的比，即n＝sin θsin α＝d/2x21＋(d/2)2d/2x22＋(d/2)2＝4x22＋d24x21＋d2.(2)当入射角大于等于临界角时，发生全反射，那么只有反射光线照耀到MN上，因此MN上可能只显现一个亮点，故A项正确；由图知，θ角大于α角，因此左侧亮点到A的距离总是比右侧亮点到A的距离小，故B项正确，C项错误；要想左侧亮点到A点的距离增大，必须减小折射角，由折射率公式可知，要减小折射角，必须减小入射角，故D项正确．答案：(1)4x22＋d24x21＋d2(2)ABD图2－1－223. (2018·广西鸿鸣高中月考)(1)如图2－1－22所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分不为a，b两束，那么以下表达正确的选项是()A．在水中a光的速度比b光的小B．a、b两束相比较，a光的波动性较强C．假设保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，那么从水面上方观看，b光先消逝D．用同一双缝干涉实验装置分不以a、b光做实验，a光干涉条纹间距小于b光干涉条纹间距(2)透亮光学材料制成的棱镜的正截面为等腰直角三角形，其折射率为n＝ 2.一束波长为564 nm的单色光与底面平行射入棱镜，如图2－1－23所示，入射点为O(OC间距大于33AC)，求：图2－1－23①此单色光在棱镜中的波长．②该束光线从哪个面第一射出？出射光线的方向如何？运算后回答并画出光路图．解析：(1)a光的折射角小于b光，讲明a光在水中的折射率小于b光，依照n＝c/v，在水中a光的速度比b光的大，选项A错误；依照折射率小，那么光的频率相应小，a、b两束光相比较，a光的频率较小，波长较长，波动性较强，选项B正确；假设保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，从水面上方观看，b光折射角先达到90°，b光先消逝，选项C正确；由双缝干涉条纹间距公式可知，条纹间距与波长成正比，a光的波长较长，用同一双缝干涉实验装置分不以a、b光做实验，a光干涉条纹间距大于b光干涉条纹间距，选项D错误．(2)①n＝cv ＝λλn＝2，λn＝λn＝399 nm.②在AC 面上有sin 45°sin γ＝2，因此γ＝30°因为OC >33AC ，因此折射光线只能射向AB 面，入射角i ＝75°，又因为sin C ＝1n ＝22，i >C ，故该光在AB 面上发生全反射．光线将又射向BC 面，入射角为30°.射出时sin 30°sin θ＝1n，因此θ＝45°，即光线第一从BC 面射出，与BC 面成45°且与AB 面平行.答案：(1)BC(2)①399 nm ②BC 面，与BC 面成45°角且与AB 面平行，光路如右图所示：图2－1－244． (1)如图2－1－24所示，两个同种玻璃制成的三棱镜，顶角α1略大于α2，两单色光1和2分不垂直入射三棱镜，其出射光线与竖直界面的夹角β1＝β2，那么以下判定正确的选项是________． A ．在棱镜中1光的传播速度比2光的小 B ．1光的频率大于2光的频率C ．让1光和2光通过同一双缝干涉装置，1光的条纹间距小于2光的条纹间距D ．在利用1光和2光做衍射实验时，1光的实验成效显著(2)某公园有一水池，水面下某处有一光源，在水面上形成一个半径为3 m 的圆形亮斑(水面下看)，水的折射率n ＝43.求：①光源的深度；②光从光源传到水面的最短时刻．解析：(1)光在棱镜的右侧发生折射，由题意知，光由玻璃射向空气的过程中，单色光1的入射角大于单色光2的入射角，由于折射角相等，由折射定律知玻璃对单色光1的折射率小于对单色光2的折射率，即n 1<n 2，故1光的频率小于2光的频率，B 选项错；由v ＝cn 得在棱镜中1光的传播速度比2光的大，A 选项错；由λ＝c /f 得1光波长较长，双缝干涉实验中，光的波长越长，条纹间距越大，故C 选项错；光的波长越长，衍射越明显，故D 选项正确．(2)①圆形亮斑是由光的全反射形成的，设光源的深度为h ，临界角为C ，那么有：sin C ＝1n ①且sin C ＝rr 2＋h 2②由①②两式代入数据得h ＝7 m ③②光在水中的速度为v ＝cn ④光在竖直方向上传播到达水面的时刻最短：即t min ＝hv ⑤ 由③④⑤三式代入数据得：t min ＝479×10－8 s. 答案：(1)D (2)①7 m ②479×10－8 s图2－1－255． 如图2－1－25示，一个半径为R 的14透亮球体放置在水平面上，一束蓝光从A 点沿水平方向射入球体后经B 点射出，最后射到水平面上的C 点．OA ＝R2，该球体对蓝光的折射率为 3.那么：(1)它从球面射出时的出射角β为多少？(2)假设换用一束红光同样从A 点射向该球体，那么它从球体射出后落到水平面上形成的光点在C 的哪侧？解析：(1)设入射角为α，由几何关系可知：sin α＝OA OB ＝12由n ＝sin βsin α可得：sin β＝n sin α＝32，因此：β＝60°.(2)由于红光的频率小于蓝光的频率，因此红光的折射率小于蓝光的折射率，因入射角相同，由n ＝sin βsin α可知红光的折射角小于蓝光的折射角，因此红光从球体射出后落到水平面上形成的光点在C 的右侧． 答案：(1)B (2)C 的右侧图2－1－266. 如图2－1－26所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，∠A ＝60°，∠C ＝90°，一束极细的光于AC 的中点D垂直AC 面入射，AD ＝a ，棱镜的折射率为n ＝2，求： (1)光从棱镜第一次射入空气时的折射角；(2)光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时刻(设光在真空中的传播速度为c )．解析：(1)如下图，i 1＝60°，设玻璃对空气的临界角为C ，那么sin C ＝1n ＝12，C ＝45°i 1>45°，发生全反射．i 2＝i 1－30°＝30°<C ，由折射定律有：sin γsin i 2＝2，因此γ＝45°.(2)镜中光速v ＝c n ＝c 2，所求时刻：t ＝3a v ＋a v cos 30°＝52a3c.答案：(1)45° (2)52a3c图2－1－277. 如图2－1－27所示，一束截面为圆形(半径为R )的平行复色光垂直射向一玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S 上形成一个圆形彩色亮区．玻璃半球的半径为R ，屏幕S 至球心的距离为D (D >3R )，不考虑光的干涉和衍射，试咨询：(1)在屏幕S 上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色？(2)假设玻璃半球对(1)中色光的折射率为n，请你求出圆形亮区的最大半径．解析：(1)紫光．(2)如图，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点D到亮区中心E的距离r确实是所求最大半径．设紫光临界角为C，由全反射的知识：sin C＝1n因此cos C＝n2－1 ntan C＝1n2－1，OB＝R/cos C＝nRn2－1r＝(D－OB)/tan C＝D n2－1－nR.答案：(1)紫光(2)D n2－1－nR。
2020届高三物理一轮复习同步练习卷：光和光的折射、全反射
光及光的折射、全反射1.(2019·江西省九校联考)关于光现象及其应用，下列说法正确的有()A．全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光与物光的相干性高的特点B．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的偏振现象C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度D．当观察者向静止的声源运动时，观察者接收到的声波频率低于声源的频率E．一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短2.(2019·辽宁省沈阳市一模)a、b、c三条平行光线垂直于半圆柱体玻璃砖的截面直径从空气射向玻璃砖，如图所示，光线b正好过圆心O，光线a、c从光线b的两侧对称入射，光线a、c从玻璃砖下表面进入空气后与光线b交于P、Q，则下列说法正确的是()A．玻璃对三种光的折射率关系为n a>n b>n cB．玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率C．在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比c光窄D．a、c光分别从空气射入某种介质中，c光发生全反射时临界角较小E．a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长3.(2019·济南高三模拟)如图甲所示，在平静的水面下深h处有一个点光源s，它发出的两种不同颜色的a光和b光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为a光的颜色(见图乙)。
设b光的折射率为n b，则下列说法正确的是()A．在水中，a光的波长比b光小B．水对a光的折射率比b光小C．在水中，a光的传播速度比b光大D．复色光圆形区域的面积为S＝πh2n2b－1E．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄4.(2019·贵州六校联考) 如图所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出)射向水中，折射后通过水中的B点．图中O点为A、B连线与分界面的交点．下列说法正确的是()A．O1点在O点的右侧B．蓝光从空气中射入水中时，速度变小C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正下方的C点D．若沿AO1方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点E．若蓝光沿AO方向射向水中，则折射光线有可能通过B点正上方的D点5.(2019·西安质检) 如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带．下面的说法中正确的是()A．a侧是红色光，b侧紫色光B．在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长C．三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率D．在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率E．在同种条件下做双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光6.(2019·浙江杭州高三上学期模拟)用双缝干涉测光的波长，实验中采用双缝干涉仪，它包括以下元件(其中双缝和光屏连在遮光筒上)：A．白炽灯B．单缝片C．光屏D．双缝E．滤光片(1)把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：____________；(2)在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1________(填“＞”“＝”或“＜”)Δx2。
2020高考物理试题：光的反射、折射、光的颜色、全反射全反射光导纤维练习(1)含答案
光导纤维课后练习(1)1．下列叙述正确的是( )A．背对阳光看玻璃球觉得比较明亮，主要原因是光在球中发生了全反射B．雨过天晴时空中出现的彩虹是因为阳光在水滴的表面上反射而形成的C．常看到倒扣在水中的空玻璃杯显得很明亮的原因与水中上升的水泡很亮的原因是一样的D．传输光脉冲信号的光导纤维是根据全反射原理制造的2． 2008年奥运会上，光纤通信网覆盖了所有的奥运场馆，为各项比赛提供安全、可靠的通信服务，光纤通信是利用光的全反射将大量信息高速传输．若采用的光导纤维是由内芯和包层两层介质组成，下列说法正确的是( )A．内芯和包层折射率相同，折射率都大B．内芯和包层折射率相同，折射率都小C．内芯和包层折射率不同，包层折射率较大D．内芯和包层折射率不同，包层折射率较小3．下列哪种方式不是现代通讯方式（）A．固定电话 B、移动电话 C、电报 D、通信兵骑马传递4．在医学上，光导纤维可以制成内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部．内窥镜有两组光导纤维，一组用来把光输送到人体内部，另一组用来进行观察．光在光导纤维中的传输利用了（ )A．光的折射 B．光的衍射C．光的干涉 D．光的全反射5．关于光纤的说法，正确的是( )A．光纤是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大B．光纤是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以它比普通电线衰减小C．光纤是非常细的特制玻璃丝，有内芯和外套两层组成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的D．在实际应用中，光纤必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能导光的6．下列说法中正确的是( )A．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大B．在太阳光照射下.水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象C．光传播时.若遇到的障碍物的尺寸比光的波长大很多.衍射现象十分明显.此时不能认为光沿直线传播D．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在.后来赫兹用实验证实电磁波的存在 E.走时快的摆钟必须调长摆长.才可能使其走时准确7．下列有关光学的一些说法正确的是（）A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的衍射现象B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象C．摄影师在拍摄水中的物体时通常在镜头前装一片偏振滤光片，它的作用是增强透射光使水下景物更清晰D．全息照相是应用了光的干涉原理8．光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。
2020届高三高考物理复习知识点总结复习卷：光的折射全反射光的色散
光的折射全反射光的色散1.(多选)如图所示，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一束由红、蓝两种色光混合而成的细光束，从空气中以某一角度θ(0<θ<90°)入射到第一块玻璃板的上表面。
下列说法正确的是( )A．在第一块玻璃板下表面一定有出射光B．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光C．第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行D．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧E．第一块玻璃板下表面的两条出射光线中蓝光一定在红光的右侧2.(多选)(2019·武汉模拟)如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABM的单色光从空气射向E点，并偏折到F点。
已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边AB、BM的中点，则( )A．该三棱镜对该单色光的折射率为 3B．光在F点发生全反射C．光从空气进入棱镜，波长变短D．从F点出射的光束与入射到E点的光束可能平行E．从F点出射的光束与入射到E点的光束偏向角为60°3.(多选)一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。
下列说法中正确的是( )A．此介质的折射率等于1.5B．此介质的折射率等于 2C．当光线从介质射向真空中时，入射角大于45°时可发生全反射现象D．当光线从介质射向真空中时，入射角小于30°时可能发生全反射现象E．光进入介质后波长变短4.(多选)水下一点光源，发出a、b两单色光。
人在水面上方向下看，水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出，Ⅱ区域只有a光射出，如图所示。
下列判断正确的是( )A．a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角小B．在真空中，a光的波长大于b光的波长C．水对a光的折射率大于对b光的折射率D．水下b光不能射到图中Ⅱ区域E．水下a、b光能射到图中Ⅱ区域以外区域5.(多选)如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线。
2020年高考物理一轮复习课件15.1 第1节 光的折射 全反射
考点要求
基础夯实
多维课堂
-8-
(3)临界角:折射角等于90°时的入射角。若光从光密介质(折射率
为n)射向真空或空气时,发生全反射的临界角为C,则sin C=
。1介
������
质的折射率越大,发生全反射的临界角越小。
(4)光导纤维
光导纤维的原理是利用光的全反射。
第十五章
第1节 光的折射 全反射
考点要求
考点要求
基础夯实
多维课堂
-3-
考点及要求
命题视角
有时也以选择题
实验:测定玻璃的折射率 实验:用双缝干涉测光的 波长
的形式考查麦克 斯韦的电磁场理 论、电磁波的传 播和电磁波谱以
及相对论。
复习指要
2.加强对光的干 涉、衍射,麦克斯 韦的电磁场理论, 电磁波的产生与 传播及电磁波谱 的记忆和理解。
第1节 光的折射 全反射
光的折射、全反射的综合应用(师生共研) 1.求解光的折射、全反射问题的四点提醒 (1)光密介质和光疏介质是相对而言的。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)在光的全反射现象中,遵循光的反射定律,光路是可逆的。 (4)当光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。
水平距离为a。由几何关系有
sin i'=
������ ⑤
������ 2+ℎ2
x+l=a+h'⑥
式中 h'=2 m。联立③④⑤⑥式得
x= 3 7 -1 m≈0.7 m。⑦
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新高考物理通用版总复习一轮课件专题十五第1讲光的折射全反射
全国通用 2020版高考物理一轮复习：第15章 第1讲 光的折射 全反射
第十五章光电磁波与相对论第1讲光的折射全反射一、光的直线传播1．光源光源是能自行发光的物体，它的特点是能将其他形式的能转化为光能。
光在介质中的传播就是能量的传播。
2．光沿直线传播的条件及光速(1)光在同种均匀介质中，总是沿着直线传播，光在真空中的传播速度c＝3.0×108 m/s。
光在任何介质中的传播速度都小于c。
(2)若n为介质的折射率，则光在此介质中的传播速度v＝cn。
二、光的折射1．折射现象光从一种介质进入另一种介质时，在界面上光路发生改变的现象。
2．折射定律折射光线与入射光线、法线在同一平面内；折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦和折射角的正弦成正比，即sinθ1sinθ2＝n。
3．折射率(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的折射率。
(2)表达式：n ＝sinθ1sinθ2。
(3)决定因素：由介质本身及光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关，与介质的密度有关。
(4)折射率与光速的关系。
介质的折射率等于光在真空中的速度与在该介质中的速度之比，即n ＝cv 。
(5)光疏介质与光密介质。
任何介质的折射率都大于1，折射率越大，光在其中的传播速度就越小。
两种介质相比较，折射率大的介质叫光密介质，折射率小的介质叫光疏介质。
特别提醒(1)在光的折射现象中，光路是可逆的。
(2)公式n ＝sinθ1sinθ2中，θ1是真空(或空气)中的光线与法线间的夹角，θ2是介质中的光线与法线间的夹角，不一定称θ1为入射角，θ2为折射角。
三、全反射 1．定义光从光密介质射向光疏介质，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光的现象。
2．条件(1)光从光密介质射向光疏介质； (2)入射角大于或等于临界角。
3．临界角指折射角等于90°时的入射角。
若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C ，则sinC ＝1。
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第1讲光的折射全反射和色散
基础巩固
1.(2017北京昌平二模,13)一束单色光由空气进入水中,该光先后在空气和水中传播时( )
A.速度相同,波长相同
B.速度不同,波长相同
C.速度相同,频率相同
D.速度不同,频率相同
2.(2017北京东城一模,14)如图所示,将一个半圆形玻璃砖置于空气中,当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时,下列情况不可能发生的是( )
3.(2017北京朝阳二模,14)如图所示,ABC是一个用折射率n>的透明介质做成的棱镜,其截面为等腰直角三角形。
现有一束光从图示位置垂直入射到棱镜的AB 面上,则该光束( )
A.能从AC面射出
B.能从BC面射出
C.进入棱镜后速度不变
D.进入棱镜后波长变长
4.一束单色光在某种介质中的传播速度是其在真空中传播速度的一半,则( )
A.该介质对于这束单色光的折射率为0.5
B.这束单色光由该介质射向真空发生全反射的临界角为60°
C.这束单色光在该介质中的频率为其在真空中频率的一半
D.这束单色光在该介质中的波长为其在真空中波长的一半
5.(2017北京丰台一模,14)已知一束可见光m是由a、b、c三种单色光组成的,光束m通过三棱镜的传播情况如图所示,则比较a、b、c三种单色光,下列说法正确的是( )
A.a色光的折射率最大
B.c色光的频率最小
C.b色光在玻璃中的传播速度最大
D.c色光发生全反射的临界角最小
6.一束光从折射率为1.5的玻璃射向空气,入射角为45°。
下列四幅光路图中正确的是( )
7.直线P1P2过均匀玻璃球球心O,细光束a、b平行且关于P1P2对称,由空气射入玻璃球的光路如图。
a、b 光相比( )
A.玻璃对a光的折射率较大
B.玻璃对a光的临界角较小
C.b光在玻璃中的传播速度较小
D.b光在玻璃中的传播时间较短
8.人的眼球可简化为如图所示的模型。
折射率相同、半径不同的两个球体共轴。
平行光束宽度为D,对称
地沿轴线方向射入半径为R的小球,会聚在轴线上的P点。
取球体的折射率为,且D=R。
求光线的会聚角α。
(示意图未按比例画出)
综合提能
1.(2014北京理综,20,6分)以往,已知材料的折射率都为正值(n>0)。
现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料,其折射率可以为负值(n<0),称为负折射率材料。
位于空气中的这类材料,入射角i与折射角r
依然满足=n,但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)。
现空气中有一上下表面平行的负折射率材料,一束电磁波从其上表面射入,下表面射出。
若该材料对此电磁波的折射率n=-1,正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( )
2.光导纤维按沿径向折射率的变化可分为阶跃型和连续型两种。
阶跃型的光导纤维分为内芯和外套两层,内芯的折射率比外套的大。
连续型光导纤维的折射率中心最高,沿径向逐渐减小,外表面附近的折射率最低。
关于光在连续型光导纤维中的传播,下列四个图中能正确表示传播路径的是( )
3.(2017北京西城一模,20,6分)通电雾化玻璃是将液晶膜固化在两片玻璃之间,经过特殊工艺胶合一体成型的新型光电玻璃产品,被广泛应用于高档办公室、计算机机房、医疗机构、商业展示等领域,能够实现玻璃的通透性和保护隐私的双重要求。
我们将其工作原理简化为如图所示的模型,在自然条件下,液晶层中的液晶分子无规则排列,玻璃呈乳白色,即不透明,像一块毛玻璃;通电以后,弥散分布的液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列,整个液晶层相当于一块普通的透明玻璃。
结合以上内容和你所学知识,关于通电雾化玻璃,你认为下列叙述中比较合理的是( )
A.不通电时,入射光在液晶层发生了全反射,导致光线无法通过
B.不通电时,入射光在液晶层发生了干涉,导致光线无法通过
C.通电时,入射光在通过液晶层后方向发生了改变
D.通电时,入射光在通过液晶层后按原有方向传播
4.如图,在注满水的游泳池的池底有一点光源A,它到池边的水平距离为3.0 m。
从点光源A射向池边的
光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角,水的折射率为。
(ⅰ)求池内的水深;
(ⅱ)一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到池面的高度为2.0 m。
当他看到正前下方的点光源A时,他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°。
求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。
答案精解精析
基础巩固
1.D 光由一种介质进入另一种介质,频率不变,光在水中的传播速度小于在空气中的传播速度,波长
λ=,因此光在水中的波长小于在空气中的波长。
2.B 光由空气斜射入玻璃时折射角小于入射角,A正确,B错误;C、D选项中,光由空气进入玻璃入射角为零,折射角为零,再由玻璃斜射入空气,折射角大于入射角,也可能发生全反射,C、D正确。
3.B 因n>,故光从介质射入空气时发生全反射时的临界角θ<45°。
由题知光从AC面射向空气时入射角为45°,将在AC面上发生全反射,垂直BC面射出,故A错B对。
光从空气射入介质时,频率不变而速度变小,由v=fλ可知,波长变短,故C、D错误。
4.D 该介质对于这束单色光的折射率n==2,故A项错误;由sin C=,代入数据得 sin C=,则C=30°,故B项错误;光由一种介质进入另一种介质时,频率不变,C项错误;由c=λ0f 和v=λf知=,故
λ=λ0,D项正确。
5.D 由白光通过玻璃三棱镜后形成色散现象可知,a色光相当于红光,b色光相当于绿光,而c色光相当
于紫光,易知B项错误;由折射率的定义易知A项错误;由n=可知C项错误;由sin C=可知D项正确。
6.A 光从玻璃斜射入空气可能发生全反射,设临界角为C,则:sin C==,又因为sin 45°=,所以
C<45°,入射角大于临界角,所以发生了全反射。
7.C 从光路图可以看出,a、b两束光的入射角相等,b光的折射角更小一些,由此可知n b>n a,A错误;由
sin C=可知,玻璃对a光的临界角较大,B错误;由n=可知,b光在玻璃中的传播速度较小,C正确;b光在玻璃中的传播速度较小,且它在玻璃中传播的距离较长,所以在玻璃中的传播时间较长,D错误。
8.答案30°
解析由几何关系sin i=,解得i=45°,则由折射定律=n,解得γ=30°
且i=γ+,解得α=30°
综合提能
1.B 折射线与入射线应位于法线的同一侧,故选项A、D错误。
因为材料折射率n=-1,电磁波由空气进入介质时,sin α=-sin(-β),得α=β,则C项错。
故正确选项为B。
2.C 光由空气斜射入光导纤维时,根据折射定律,入射角大于折射角,因此光线应向法线偏折。
由题可知,连续型光导纤维的折射率中心最高,沿径向逐渐减小,可以将光导纤维看成多层折射率依次减小的材料。
光由内芯向外表面传播过程中,在每两层介质的分界面上发生折射时,入射角都小于折射角,因此光线继续向下偏折,如图所示。
当达到某分界面时,发生全反射,之后的光路将与全反射之前对称。
可知,只有C 选项满足要求。
3.D 不通电时,入射光在液晶层发生折射,各向导性,导致光线通过时方向杂乱,A、B错。
通电时,整个液晶层相当于一块普通的透明玻璃,入射光通过后出射方向不变,D正确。
4.答案(ⅰ)2.6 m(ⅱ)0.7 m
解析(ⅰ)如图,设到达池边的光线的入射角为i。
依题意,水的折射率n=,光线的折射角θ=90°。
由折射定律有
n sin i=sin θ①
由几何关系有
sin i=②
式中,l=3 m,h是池内水的深度。
联立①②式并代入题给数据得
h=m≈2.6 m③
(ⅱ)设此时救生员的眼睛到池边的水平距离为x。
依题意,救生员的视线与竖直方向的夹角为θ'=45°。
由折射定律有
n sin i'=sin θ'④
式中,i'是光线在水面的入射角。
设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a。
由几何关系有
sin i'=⑤
x+l=a+h'⑥
式中h'=2 m。
联立③④⑤⑥式得
x=m≈0.7 m⑦。