金版教程物理全解答案及教案 (3)

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知识点 2 1.全反射
全反射、光导纤维 Ⅰ 。
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(1)条件：①光从光密介质射入 光疏介质 ②入射角 大于或等于 临界角。
(2)现象：折射光完全消失，只剩下 反射光 。 (4)应用：①光导纤维；②全反射棱镜。
1 (3)临界角：折射角等于 90° 时的入射角，用 C 表示，sinC＝ n
)
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4．[折射率的应用](多选)已知某介质对某单色光的临界角为 θ，则( 1 A．该介质对此单色光的折射率为 sinθ B．此单色光在该介质中传播速度为 csinθ(c 为真空中光速) C．此单色光在该介质中的波长是真空中波长的 sinθ 倍 1 D．此单色光在该介质中的频率是真空中的 sinθ
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(3)光的色散现象说明 ①白光为复色光； ②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率 越大 ； ③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速 越慢 。
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知识点 3 1．实验原理
实验：用插针法测定玻璃的折射率
7．[全反射](多选)关于全反射，下列说法中正确的是( A．光从光密介质射向光疏介质时可能产生全反射 B．光从光疏介质射向光密介质时可能产生全反射
)
C．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能产生全反射 D．光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能产生全反射
解析
发生全反射的条件是：光必须从光密介质进入光疏介质，当入射角大于或等于临界角时，才能
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双基夯实 一、思维辨析 1．折射率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。( √ ) 2．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。( √ ) 3．我国使用的宽带光纤通信网络利用了光的衍射原理。( × ) 4．光由一种介质进入另一种介质时，光的频率不变。( √ ) 5．不同颜色的光在真空中的传播速度都相同。 (
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4.注意事项 (1)实验时， 尽可能将大头针竖直插在纸上，且 P1 和 P2 之间、P2 和 O 点之间、P3 与 P4 之间、P3 与 O′ 之间距离要稍大一些，这样可以减小确定光路方向时出现的误差。 (2)入射角 θ1 应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，太大会导致反射光太强、 折射光太弱，不易确定 P3、P4 的位置。 (3)在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。 (4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。
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选考部分
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选修3－4
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第13章
光
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第 1讲
光的折射、全反射
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解析 红光、蓝光都要发生反射，红光的折射率较小，所以红光发生全反射的临界角较蓝光大，蓝光 发生全反射时，红光不一定发生，故选项 C 正确。
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2．[折射率的理解]关于折射率，下列说法正确的是(
)
sinθ1 A．根据 ＝n 可知，介质的折射率与入射角的正弦值成正比 sinθ2 sinθ1 B．根据 ＝n 可知，介质的折射率与折射角的正弦值成反比 sinθ2 c C．根据 n＝ 可知，介质的折射率与介质中的光速成反比 v D．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成正比
解析
)
sin90° 1 临界角是折射角等于 90° 时的入射角，由折射率的定义式可知 n＝ ＝ ，A 选项是正确 sinθ sinθ
c c 的。由折射率的决定式 n＝ 可知，此单色光在介质中传播时的速度 v＝ ＝csinθ，B 选项是正确的。由 λ v n v λ0 ＝ 可知，n＝ (λ0 为此单色光在真空中传播时的波长)，所以 λ＝λ0sinθ，C 选项也是正确的。光在任何介 f λ 质中频率都不会改变，D 选项是错误的。
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特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，
sinθ1 ，不能说 n 与 sinθ1 成正比、与 sinθ2 成反比。折射率由介质本身的光学性质和光 sinθ2
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c (4)计算公式：n＝ ，因 v<c，故任何介质的折射率总 大于 (填“大于”或“小于”)1。 v (5)相对折射率：光从介质 1 射入介质 2 时，入射角 θ1 与折射角 θ2 的正弦之比叫做介质 2 对介质 1 的 相对折射率，通常用 n12 表示，如果介质 1、介质 2 的折射率分别是 n1、n2，光在介质 1、介质 2 中的传播 sinθ1 v1 n1 速度分别是 v1、v2，那么，n12＝ ＝ ＝ ，所以 n1v2＝n2v1 或 n1sinθ2＝n2sinθ1，这个结论是普遍适用 sinθ2 v2 n2 的。 4．光密介质与光疏介质 (1)光密介质：折射率较大 的介质。 (2)光疏介质：折射率 较小 的介质。 (3)光密介质和光疏介质是 相对 的。同种介质相对不同介质可能是光密介质，也可能是光疏介质。
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解析 全息照相是利用了光的干涉的原理，数码相机是一种利用电子传感器把光学影像转换成电子数 据的照相机，它们都不是利用了光的全反射原理，B 错误；实用光导纤维是由内芯和外套两层组成，内芯 的折射率比外套的大，C 错误。
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A．屏上 c 处是紫光 C．屏上 b 处是紫光
解析
B．屏上 d 处是红光 D．屏上 a 处是红光
由科西经验公式可知，紫光的折射率最大，红光的折射率最小，紫光偏折程度最大在 d 处，红
光偏折程度最小在 a 处，所以 D 选项正确，其他 A、B、C 选项都错误。
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发生全反射，所以 A、C 选项正确，B 选项错误，光在光密介质中的传播速度较小，而在光疏介质中传播 的速度较大，所以 D 选项也是正确的。
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5．[光的色散现象][2015· 东北四校联考]实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率 n 随波长 λ 的 B C 变化符合科西经验公式：n＝A＋ 2＋ 4，其中 A、B、C 是正的常量。太阳光进入三棱镜后发生色散的情形 λ λ 如图所示，则( )
√)
6．当光发生全反射时反射光的能量小于入射光的能量。( × ) 7．在同一种介质中，红光的折射率小于紫光的折射率。( √ )
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二、对点激活 1．[光的反射、光的折射的光路图]很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光 从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是( )
sinθ1 如图所示，用插针法确定入射角和折射角，根据 n＝ 计算玻璃折射率。 sinθ2
2．实验器材 两面平行的玻璃砖、白纸、木板、大头针、量角器、刻度尺、铅笔。
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3．实验步骤 (1)把白纸用图钉钉在木板上。 (2)沿玻璃砖的一个面画一条直线 aa′作为界面(如上图所示)，过 aa′上一点 O 作垂直于 aa′的直线 NN′作为法线，过 O 点画一条入射光线 AO，使入射角 θ1 适当大些。 (3)在 AO 线上竖直地插两枚大头针 P1、P2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与 aa′重 合。 (4)沿玻璃砖的另一个侧面再画一条直线 bb′。 (5)在玻璃砖的 bb′一侧白纸上竖直地插一枚大头针，用眼睛观察调整视线，同时移动大头针 P3 的位 置，使 P3 恰好能同时挡住 aa′一侧所插的大头针 P2、P1 的像，把此位置的大头针 P3 固定，插好。 (6)同样地，在玻璃砖的 bb′一侧再垂直地插一枚大头针 P4，使 P4 能挡住 P3 本身，同时也挡住 P1、 P2 的像。
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3．[折射定律的应用]观察者看见太阳从地平线升起时，下列关于太阳位置的叙述中正确的是 ( A．太阳位于地平线之上 B．太阳位于地平线之下 C．太阳恰位于地平线 D．大气密度不知，无法判断
解析 离地面越近的大气层折射率越大，阳光射向地面过程中，不断发生折射，光路图如图，所以太 阳位于地平线之下的位臵，B 选项是正确的。
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2．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。
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(7)记下 P1、P2、P3、P4 的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过 P3、P4 连一条直线 O′B，交 bb′于 O′点，连接 OO′就是入射光线 AO 在玻璃砖内的折射光线，折射角为 θ2。 (8)用量角器量出入射角 θ1 和折射角 θ2 的大小，记入表格内。 (9)用上述方法分别求出入射角是 15° 、30° 、45° 、60° 和 75° 时的折射角，查出入射角和折射角的正弦 值，记入表格里。 sini sini (10)算出不同入射角时 的值，比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实验中测得的 的 sinr sinr 平均值，这就是这块玻璃的折射率。
解析 由折射率的定义式 n＝
sinθ1 可知，折射率的大小可以由空气中角度的正弦值与介质中角度的正 sinθ2
c 弦值的比值来计算， 但折射率是由介质和光的频率共同来决定， 且 n＝ ， 与入射角和折射角无关， 所以 A、 v c c B 选项都是错误的，C 选项是正确的。同一种频率的光由一种介质进入第二种介质时，折射率由 n＝ ＝ v λf 决定，即折射率与波长成反比，D 选项也是错误的。
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板块一 主干梳理· 对点激活
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知识点 1 1．折射现象
光的折射定律
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折射率
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光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向 改变 的现象。
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2．折射定律 (1)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 ； 入射角的正弦与折射角的正弦 成正比 。
6．[全反射及光导纤维](多选)香港中文大学第三任校长高锟荣获了 2009 年诺贝尔物理学奖。诺贝尔奖 委员会高度评价了高锟的贡献，评委会指出：高锟 1966 年发现如何通过光学玻璃纤维远距离传输光信号的 工作，成为今日电话和高速互联网等现代通信网络运行的基石。下列关于“光纤”及原理的说法中，正确 的是( ) A．光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性强等优点 B．光纤通信、全息照相、数码相机及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理 C．实用光导纤维是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面 上发生全反射 D．当今，在信号的传输领域中，光纤电缆(“光缆”)已经几乎完全取代了传统的铜质“电缆”，成为 传播信息的主要工具，是互联网的骨架，并已联接到普通社区
sinθ1 (2)表达式： sinθ2
＝n12，式中 n12 是比例常数。 的。
(3)在光的折射现象中，光路是 可逆 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 的正弦的比值。 (2)物理意义：折射率仅反映介质的 光学 反之偏折小。 (3)定义式：n＝ 的 频率 决定。