2018-2019學(xué)年高中物理 模塊專題復(fù)習(xí) 專題三 光的折射 全反射學(xué)案 魯科版選修3-4

專題三 光的折射 全反射一、對(duì)光的折射定律和折射率的理解和應(yīng)用1.由光的折射定律n可知：入射角為0°時(shí)，折射角也為0°；入射角增大時(shí)，折射角也隨著增大.2.折射中光路是可逆的.3.折射率是描述介質(zhì)折光本領(lǐng)的物理量，介質(zhì)折射率越大，說明其改變光傳播方向的能力越強(qiáng).4.各種介質(zhì)的折射率一般是不同的.兩種介質(zhì)相比較：n小的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì)，n大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì)(注：必須是兩種介質(zhì)相互比較而言).5.某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中傳播速度v之比，即n(決定式).6.空氣對(duì)光的傳播影響很小，可以作為真空處理.復(fù)習(xí)過關(guān)1.一個(gè)人站在水面平靜湖邊，觀察離岸一段距離的水下的一條魚，這個(gè)人看到的魚的位置和魚在水下真實(shí)的位置相比較，下列說法中正確的是()A.在魚真實(shí)位置的正上方某處B.在魚真實(shí)位置上方偏向觀察者的某處C.在魚真實(shí)位置下方偏向觀察者的某處D.所給條件不足，無法確定觀察到的魚的位置答案B解析如圖所示，人在岸上看離岸一段距離的水下的魚，應(yīng)是從魚的位置發(fā)出的光(實(shí)際上是魚的反射光)，經(jīng)折射后射入人的眼睛，看到的是魚的像.把魚看做一個(gè)發(fā)光點(diǎn)S，人看到的是折射光線的反射延長線交于發(fā)光點(diǎn)S的右上方S點(diǎn)，這說明人看到的是魚的虛像，且位置是偏向右上方，所以選項(xiàng)B正確.2.兩束平行的細(xì)激光束垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上，如圖1所示.已知其中一束光沿直線穿過玻璃，它的入射點(diǎn)是O，另一束光的入射點(diǎn)為A，穿過玻璃后兩條光線交于P點(diǎn).已知玻璃半圓截面的半徑為R，OA，OPR.求玻璃材料的折射率.圖1答案解析畫出光路圖如圖所示.其中一束光沿直線穿過玻璃，可知O點(diǎn)為圓心.另一束光從A點(diǎn)沿直線進(jìn)入玻璃，在半圓面上的入射點(diǎn)為B，設(shè)入射角為1，折射角為2，由幾何關(guān)系可得：sin1，解得：130°.由題意知：OPR，由余弦定理知：BPR，折射角為：260°.由折射定律得玻璃的折射率為：n.二、光的折射、全反射的綜合應(yīng)用幾何光學(xué)是以光線為工具研究光的傳播規(guī)律，所以解決幾何光學(xué)問題的關(guān)鍵是根據(jù)“光的傳播規(guī)律”畫出光路圖，然后再利用幾何知識(shí)，尋找相應(yīng)的邊角關(guān)系.1.幾何光學(xué)主要包括四條原理：(1)光的直線傳播規(guī)律；(2)光的反射定律；(3)光的折射定律；(4)光路可逆原理.2.解題時(shí)常用的三個(gè)公式：(1)折射定律公式：n；(2)折射率與光速的關(guān)系n；(3)全反射的臨界角sinC.復(fù)習(xí)過關(guān)3.潛水員在水深為h的地方向水面觀望時(shí)，發(fā)現(xiàn)整個(gè)天空及遠(yuǎn)處地面的景物均呈現(xiàn)在水面處的圓形區(qū)域內(nèi)，已知水的臨界角為，則所觀察到的圓形區(qū)域半徑為()A.htanB.hsinC.D.答案A解析如圖所示，水面上景物發(fā)出的光線經(jīng)水面折射后均在頂角為2的圓錐里，人的眼睛處在圓錐的頂點(diǎn)處，而最遠(yuǎn)處的景物進(jìn)入眼睛的光線幾乎是緊貼水面，其入射角接近90°，折射角為.因此，人看到的景物呈現(xiàn)在人眼上方以O(shè)點(diǎn)為圓心、半徑為r的水面區(qū)域內(nèi)，由圖可知rhtan.4.直線P1P2過均勻玻璃球球心O，細(xì)光束a、b平行且關(guān)于P1P2對(duì)稱，由空氣射入玻璃球的光路如圖2所示.a、b光相比()圖2A.玻璃對(duì)a光的折射率較大B.玻璃對(duì)a光的臨界角較小C.b光在玻璃中的傳播速度較小D.b光在玻璃中的傳播時(shí)間較短答案C解析由題圖可知，b折射程度較大，故玻璃對(duì)b的折射率較大，A錯(cuò)誤；由sinC知b的臨界角較小，B錯(cuò)誤；由v知，b在玻璃中的傳播速度較小，C正確；b在玻璃中傳播距離大且傳播速度小，由t知，b在玻璃中的傳播時(shí)間較長，D錯(cuò)誤.5.如圖3為單反照相機(jī)取景器的示意圖，ABCDE為五棱鏡的一個(gè)截面，ABBC.光線垂直AB射入，分別在CD和EA上發(fā)生反射，且兩次反射的入射角相等，最后光線垂直BC射出.若兩次反射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值是多少？(計(jì)算結(jié)果可用三角函數(shù)表示)圖3答案解析如圖，恰好發(fā)生全反射時(shí)由幾何關(guān)系知：入射角22.5°，則折射率的最小值為n.三、測折射率的方法測折射率常見的方法有成像法、插針法及全反射法，不管哪種方法其實(shí)質(zhì)是相同的，由折射定律n知，只要確定入射角i及折射角r即可測出介質(zhì)的折射率.復(fù)習(xí)過關(guān)6.用兩面平行的玻璃磚測定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中，已畫好玻璃磚界面aa和bb，不慎將玻璃磚向上平移了一些，放在如圖4所示的位置上，而實(shí)驗(yàn)中其他操作均正確.測得的折射率將()圖4A.偏大B.偏小C.不變D.無法確定答案C解析可作出經(jīng)過玻璃磚的光路圖，由幾何知識(shí)可知，測出的折射角與正確值相同.7.“測定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，在玻璃磚的一側(cè)豎直插兩個(gè)大頭針A、B，在另一側(cè)再豎直插兩個(gè)大頭針C、D.在插入第四個(gè)大頭針D時(shí)，要使它_.圖5是在白紙上留下的實(shí)驗(yàn)痕跡，其中直線a、a是描在紙上的玻璃磚的兩個(gè)邊.根據(jù)該圖可算得玻璃的折射率n_.(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖5答案擋住C及A、B的像1.8(1.61.9都算對(duì))解析確定出射光線時(shí)應(yīng)使D擋住C和A、B的像，作圖如圖所示，以O(shè)為圓心，OG為半徑作圓交AB于E點(diǎn)，過E作a的平行線交法線于F，根據(jù)n得n，測量EF和GH長度計(jì)算得n1.8.(1.61.9均正確，方法亦有多種)5