2020高考物理月刊專(zhuān)版 專(zhuān)題11 光學(xué)綜合 光的折射專(zhuān)題

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1、2020高考物理月刊專(zhuān)版 一、知識(shí)點(diǎn)梳理 1． 光的反射定律：光從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)的分界面時(shí)發(fā)生反射。反射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，反射光線與入射光分別位于法線的兩側(cè)。 2． 光的折射現(xiàn)象，光的折射定律：折射光線與入射光線、法線處于同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線兩側(cè)，入射角的正弦與折射角的正弦成正比。 Ⅰ Ⅱ 注意兩角三線的含義 折射率 （光線從介質(zhì)Ⅰ——介質(zhì)Ⅱ） 折射現(xiàn)象的光路可逆性 3．折射率：入射角的正弦與折射角的正弦的比。 （1）折射率的物理意義：表示介質(zhì)折射光的本領(lǐng)大小的物理量 （2）折射率大小的決定因素——介質(zhì)、光

2、源(頻率) 在其它介質(zhì)中的速度，式中n為介質(zhì)的折射率，n>1，故v

3、面，一束白光進(jìn)入棱鏡而被折射后，在屏上的光斑是彩色的， 說(shuō)明光在折射時(shí)發(fā)生了色散。 （4）光的色散規(guī)律：紅光通過(guò)棱鏡后偏折的程度比其他顏色的光的要小， 而紫光的偏折程度比其他顏色的光要大。 說(shuō)明透明物質(zhì)對(duì)于波長(zhǎng)不同的光的折射率是不同的。波長(zhǎng)越長(zhǎng)，折射 率越小。 5．應(yīng)用（一般方法）：分析光的折射時(shí)，一般需作出光路圖，以便應(yīng)用折射規(guī)律及光路圖中提供的幾何關(guān)系來(lái)解答。 在實(shí)際應(yīng)用中，常見(jiàn)方法是：①三角形邊角關(guān)系法；②近似法，即利用小角度時(shí)，θ≈tanθ≈sinθ的近似關(guān)系求解。記住光路是可逆的原理。 （1）折射率的測(cè)定 （2）利用折射定律結(jié)合幾何知識(shí)解答的折射問(wèn)題 （

4、3）多向思維方式理解、應(yīng)用關(guān)鍵物理量n ①像似深度h/=H/n ②全反射 ③折射率與波速度的關(guān)系 6．光的全反射現(xiàn)象、反射條件、臨界角 全反射產(chǎn)生的條件是：（1）光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；（2）入射角大于或等于臨界角． 兩條件必須同時(shí)存在，才發(fā)生全反射。 臨界角是一種特殊的入射角．當(dāng)光線從某介質(zhì)射入真空(或空氣)時(shí)，其臨界角的正弦值為。 注意： （1）臨界角的含義：折射角為90°時(shí)的入射角。 （2）規(guī)律：一旦發(fā)生全反射,即符合光的反射定律。 （3）光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)——兩個(gè)不同的介質(zhì)。 二、例題精選 【例１】如圖所示，一儲(chǔ)油圓桶，底面直徑與桶高均為d。當(dāng)桶內(nèi)無(wú)

5、油時(shí)，從某點(diǎn)A恰能看到桶底邊緣上的某點(diǎn)B。當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時(shí)，在A點(diǎn)沿AB方向看去，看到桶底上的C點(diǎn)，C、B相距，由此可得油的折射率n= ；光在油中傳播的速度v= m/s。（結(jié)果可用根式表示） 答案　　 （舉一反三）、由某種透光物質(zhì)制成的等腰直角棱鏡ABO，兩腰長(zhǎng)都是16 cm．為了測(cè)定這種物質(zhì)的折射率，將棱鏡放在直角坐標(biāo)系中，并使兩腰與ox、oy軸重合，如圖所示．從OB邊的C點(diǎn)注視A棱，發(fā)現(xiàn)A棱的視位置在OA邊D點(diǎn)．在C、D兩點(diǎn)插大頭針，看出C點(diǎn)坐標(biāo)位置（0，12）D點(diǎn)坐標(biāo)位置（9，0），由此可計(jì)算出該物質(zhì)的折射率為 ． 答案　4/3 【例2

6、】如圖所示，為用透明介質(zhì)做成的空心球，其折射率為，內(nèi)、外半徑分別為,用內(nèi)表面涂上能完全吸光的物質(zhì)，當(dāng)一束平行光射向此球時(shí)被內(nèi)表面吸收掉的光束在射進(jìn)空心球前的橫截面積是多少？ 答案 【例3】某三棱鏡的橫截面是一直角三角形，如圖所示，∠A=90°，∠B=30°，∠C=60°，棱鏡材料的折射率為n，底面BC涂黑，入射光沿平行于底面BC面，經(jīng)AB面和AC面折射后出射．求（1）出射光線與入射光線延長(zhǎng)線間的夾角δ；（2）為使上述入射光線能從AC面出射，折射率n的最大值為多少？ 解：畫(huà)出光路圖如圖所示。 （1）因?yàn)槿肷涔馄叫杏贐C面，i=60° 由折射定律有，所以 光折到AC面上時(shí)，

7、 由幾何關(guān)系可得：A+β=90° ，， （2）要使有光線從AC面射出，應(yīng)有sinr≤1：即，得 【例4】如圖所示，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，細(xì)的單色光束從空氣射向柱體的O點(diǎn)（半圓的圓心）產(chǎn)生反射光束1和2，已知玻璃折射率為，入射角為450（相應(yīng)的折射角為240）,現(xiàn)保持入射光線不變，將半圓柱繞通過(guò)O點(diǎn)垂直于圖面的軸線順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)150，如圖中虛線所示，則： A． 光束１轉(zhuǎn)過(guò)150 B． 光束1轉(zhuǎn)過(guò)300 C． 光束2轉(zhuǎn)過(guò)的角度小于150 Ｄ．光束2轉(zhuǎn)過(guò)的角度大于150 答案:BC 【例5】如圖所示，只含黃光和紫光的復(fù)色光束PO，沿半徑方向射入空氣中的玻璃半圓柱內(nèi)，被分成

8、兩光束OA和OB，若OA和OB分別沿如圖所示的方向射出，則： Ａ．OＡ為黃色，OB為紫色 Ｂ．OA為紫色，OB為黃色 Ｃ．OA為黃色，OB為復(fù)色 Ｄ．ＯA為紫色，ＯB為復(fù)色 答案:C 【例6】如圖所示,一束白光以較大的入射角到三棱鏡的一個(gè)側(cè)面,從另一個(gè)側(cè)面射出,在屏上形成從紅到紫的彩色光帶.當(dāng)入射角逐漸減小時(shí) A.紅光最先消失. B.紅光紫光同時(shí)消失 C.紫光最先消失. D.紅光紫光都不消失 答案:C 【例7】一點(diǎn)光源發(fā)出一束光經(jīng)一平面鏡反射，打在天花 板上，平面鏡以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)入射角為α?xí)r，光 斑的運(yùn)動(dòng)速度是多少？（已知天花板到平面鏡的距離為h） 答案： 【例7】太陽(yáng)照在平坦的大沙漠上，我們?cè)谏衬邢蚯翱慈?，發(fā)現(xiàn)前方某處射來(lái)亮光，好象太陽(yáng)光從遠(yuǎn)處水面射來(lái)的一樣，我們認(rèn)為前方有水，但走到該處仍是干燥的沙漠，這種現(xiàn)象在夏天城市中太陽(yáng)照在瀝青路面時(shí)也能看到。對(duì)此有以下解釋?zhuān)?