高考物理一輪復習方案 （高頻考點+熱點導練+歷年高考題）第13章 第1節(jié) 光的折射和全反射課件 新人教版

第第1節(jié)節(jié)光的折射和全反射光的折射和全反射考點考點1：光的直線傳播及光的反射：光的直線傳播及光的反射【例1】某物體左右兩側各有一豎直放置的平面鏡，兩平面鏡相互平行，物體距離左鏡4m，右鏡8m，如圖1211所示物體在左鏡所成的像中從右向左數的第三個像與物體的距離是()A24m B32 mC40m D48m圖1211【解析】本題考查平面鏡成像從右向左在左鏡中的第一個像是物體的像距離物體8m，第二個像是物體在右鏡所成像的像，第三個像是第一個像在右鏡中的像在左鏡中的像，距離物體為32m.答案： B考點考點2：光的折射：光的折射【例2】如圖1212所示，一束光線以60的入射角射到一水平放置的平面鏡上，反射后在正上方與平面鏡平行的光屏上留下一光點P.現(xiàn)將一塊上下兩面平行的透明體平放在平面鏡上，如圖中虛線所示，則進入透明體的光線經平面境反射后再從透明體的上表面射出，打在光屏上的光點P與原來相比向左平移了3.46cm，已知透明體對光的折射率為 .(1)作出后來的光路示意圖，標出P的位置；(2)透明體的厚度為多大？(3)光在透明體里運動的時間多長？3圖1212【解析】(1)光路示意圖如圖所示(注意出射光線平行，各處光線的箭頭) 2sinsin302 tan602 tan301.5cmndddsd 由折射定律得得設透明體的厚為 ，由題意及光路有解得 210832cos22 1.5 103s2 10scos33 102cvndssdntvc光在透明體里運動的速度光在透明體里運動的路程所以：光在透明體里運動時間點評：本題考查光的反射和折射題中有一個難點，就是通過做光路圖挖掘幾何關系，從而求解透明體的厚度以及光在透明體里運動的時間作出光路圖也是解此類題的關鍵所在考點考點3：全反射現(xiàn)象：全反射現(xiàn)象12 1 329045()11A.B.6415C.D(2010).312ROABOAOBABABRRRR 如圖所示，空氣中有一折射率為的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為、半徑為 的扇形、一束平行光平行于橫截面，以入射角射到上，不透光，若只考慮首次入射到圓弧上的光，則上有光透出的部分的弧長為 【例3】重慶圖1213sin452sin30 .sin1452nrOABCCBAABCABD根據折射定律，可得光進入玻璃后光線與豎直方向的夾角為過 的光線垂直入射到界面上由點 射出， 到 之間沒有光線射出；越接近 的光線入射到界面上時的入射角越大，發(fā)生全反射的可能性越大，根據臨界角公【解析式得臨界角為，如果界面上的臨界點為】，答案： B點評：解決幾何光學問題也要養(yǎng)成良好的習慣力學中強調受力分析，幾何光學中強調光路圖180(12045 )1590(30115 )45.4AOEODEODADABR 此光線在界面上點 入射，在三角形中可求得與水平方向的夾角為，所以到 之間沒有光線射出 由此可得有光線射出的圓弧對應圓心角為，圓弧上有光透出部分的弧長為題型一：視深問題的處理題型一：視深問題的處理1.2m4()3Hn位于水面下深處的魚，從正上方觀察時，看到魚的視深是多少？水的折射率【例4】切入點：分析光的折射時，一般需作出光路圖，以便于應用折射定律及光路圖中提供的幾何關系來解答在實際應用中，常見的方法是三角形邊 角 關 系 近 似 法 ， 即 利 用 小 角 度 時 ，tansin的近似關系求解1().tantantantantanSSSSOSHOShOCOSiHihrihHr 解法 ：如圖所示位于 的魚 漫反射 發(fā)出的光由水和空氣的界面折射后進入眼睛，折射光線好像由 發(fā)出， 是 的視深位置已知，設由圖可知得【解析】sintansintansin31.2m0.9msin4irirrriHhHrn因為從正上方觀察， 和 都很小，由數學知識有由上面的近似關系及折射定律可得：22222()sinsinSSASBA ASSdSirhddHd 解法 ：這個問題可以從一般的情況著手分析，如圖所示從空氣中觀察池水深度時，池底 處發(fā)出的光線中有一小束、范圍內 經水面折射后進入觀察者的眼睛，的延長線與過 的豎直線交于 點，這就是 的虛像由圖可知：，222230.9m4HdnhdHdnhHHhn由折射定律可得：從正上方觀察時，相當于 等于零，則有解得22222()“”HdnnHhdhdS比較兩種解法，解法 更具有推廣的意義上式其中 為介質的折射率， 為物深， 為視深， 為折射點至通過 的豎直線的距離可作為經驗公式，對一般 物深、視深 問題進行推廣使用解本題的關鍵就是點評：近似處理題型二：全反射、全反射棱鏡及其應用題型二：全反射、全反射棱鏡及其應用【例5】如圖1214所示，abc為一全反射棱鏡，它的主截面是等腰直角三角形一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上發(fā)生全反射若光線入射點O的位置保持不變，改變光線的入射方向(不考慮自bc面反射的光線)，則()圖1214A使入射光按圖中的順時針方向逐漸偏轉，則紅光首先射出ab面B使入射光按圖中的順時針方向逐漸偏轉，則紫光首先射出ab面C使入射光按圖中的逆時針方向逐漸偏轉，則紅光首先射出ab面D使入射光按圖中的逆時針方向逐漸偏轉，則紫光首先射出ab面切入點：要掌握全反射棱鏡的特點、發(fā)生全反射的條件、不同色光的臨界角的大小關系及相應的數學知識【解析】當入射光按順時針方向逐漸偏轉時，進入棱鏡中的折射光線也按順時針方向逐漸偏轉，它再射到ab面上時的入射角將逐漸變小，減小到臨界角以下時，從ab面上就會有光線射出不同的色光的頻率不同，折射率也不同，從而臨界角也不同，其中紅光的頻率最小，折射率也最小，臨界角最大在入射光按順時針方向逐漸偏轉過程中，紅光將首先不滿足全反射條件，必是紅光首先射出ab面當入射光按逆時針方向逐漸偏轉時，射到ab面上時的入射角逐漸變大，不可能有色光從ab面射出答案：A思維拓展：1.全反射現(xiàn)象要記住產生全反射的條件：光從光密介質射入光疏介質，且入射角大于等于臨界角在解題時要把計算和作圖有機地結合起來，根據數據計算反射角、折射角，算一步畫一步，畫一步再根據需要算一步作圖要依據計算結果，力求準確 2全反射的一個重要應用就是光導纖維(簡稱光纖)光在光纖中傳播時，每次射到內、外兩層材料的界面，都要求入射角大于臨界角，從而發(fā)生全反射這樣使從一個端面入射的光，經過多次全反射能夠沒有損失地全部從另一個端面射出 3棱鏡對光的偏折作用：一般所說的棱鏡都是用光密介質制作的入射光線經三棱鏡兩次折射后，射出方向與入射方向相比，向底邊偏折(若棱鏡的折射率比棱鏡外介質小則結論相反)作圖時盡量利用對稱性，由于各種色光的折射率不同，因此一束白光經三棱鏡折射后發(fā)生色散現(xiàn)象(紅光偏折最小，紫光偏折最大)2412 1 5 ABC1.(2011D)nnBCAABCcdba 實驗表明，可見光通過三棱鏡時各色光的折射率 隨著波長 的變化符合科西經驗公式：，其中 、 、 是正的常量太陽光進入三棱鏡后發(fā)生色散的情形如圖所示則屏上 處是紫光屏上 處是紅光屏上 處是紫安光屏上徽處是紅光圖1215D【解析】太陽光經棱鏡色散后各種色光折射率不同，紅光最小，紫光最大故a為紅光，d為紫光，而科西經驗公式是障眼法2.(2011全國卷)雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹設水滴是球形的，圖1216中的圓代表水滴過球心的截面，入射光線在過此截面的平面內，a、b、c、d代表四條不同顏色的出射光線，則它們可能依次是( )A紫光、黃光、藍光和紅光B紫光、藍光、黃光和紅光C紅光、藍光、黃光和紫光D紅光、黃光、藍光和紫光圖1216B【解析】由折射定律可知，光由空氣射入水滴時，入射角一定，折射角小的折射率大，故a光折射率最大，d光折射率最小，故B對，A、C、D錯124.(2012)12 1 810cm452 32.3AOCBCRABMNAOABiMNnn 如圖所示，為某種透明介質的截面圖，為等腰直角三角形，為半徑的四分之一圓弧，與水平屏幕垂直并接觸于 點由紅光和紫光兩種單色光組成的復色光射向圓心 ，在分界面上的入射角，結果在水平屏幕上出現(xiàn)兩個亮斑已知該介質對紅光和紫光的折射率分別為，湖南模擬(1)判斷在AM和AN兩處產生亮斑的顏色；(2)求兩個亮斑間的距離圖1218 1211122112113 sin260454545CCCnCCiCiCABABACAMPANP 設紅光和紫光的臨界角分別為、，同理， 所以紫光在面發(fā)生全反射，而紅光在面一部分折射，一部分反射，且由幾何關系可知，反射光線與垂直所以在處產生的亮斑 為紅色，在處產生的亮斑 為紅色與紫色的【解析】混合色 121112sinsin6sin3tan5 2cmrPPrnirRrAPAP畫出如圖光路圖，設折射角為 ，兩個光斑分別為 、 ，根據折射定律 求得 由幾何知識可得：， 解得221210cm(5 210)cmOAPAPPP由幾何知識可得為等腰直角三角形，解得所以12 1 93 .25.()OAPRROAOPR 兩束平行的細激光束，垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上，如圖所示已知其中一條光線沿直線穿過玻璃，它的入射點是 ；另一條光線的入射點為 ，穿過玻璃后兩條光線交于 點已知玻璃截面的圓半徑為 ，求玻璃材料的衡陽模擬折射率圖121912111 sin230OBOAOB本題考查光的折射光路如圖所示：其中一條光線沿直線穿過玻璃，可知 點為圓心；另一條光線沿直線進入玻璃，在半圓面上的入射點為 ，入射角設為 ，折射角設為 ，則，解得【解析】221360sinsin6031.73.sinsin30OPRBPRn因，由幾何關系知，則折射角由折射定律得玻璃的折射率為 812 1 102.452.0cm.3.010 m/s6.(2011).12.nABABhcd 如圖所示，真空中有一下表面鍍反射膜的平行玻璃磚，其折射率一束單色光與界面成角斜射到玻璃磚表面上，最后在玻璃磚的右側面豎直光屏上出現(xiàn)了兩個光點 和 ，和 相距已知光在真空中的傳播速度試求：該單色光在玻璃磚中的傳播速度玻璃磚的鎮(zhèn)安月考厚度陜西圖12110 8812223 101m/s22.121 10 m/s.sin2sinsin1/ 230ccnvvnn由可得，由折射率公式解得，解得，【解析】.3cos301.732cm.2CDEABECCEABhdhdhh 作出如右圖所示的光路圖，為等邊三角形，四邊形為梯形，玻璃的厚度 就是邊長 的等邊三角形的高 故