2020高考物理月刊專版 專題11 光學(xué)綜合 光的折射專題

1、2020高考物理月刊專版 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。注意兩角三線的含義折射率 （光線從介質(zhì)介質(zhì)）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)、光源(頻率)在其它介質(zhì)中的速度，式中n為介質(zhì)的折射率，n1，故vc注意：（1）介質(zhì)的

2、折射率是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，它的大小由介質(zhì)本身決定，同時(shí)光的頻率越高，折射率越大，而與入射角、折射角的大小無關(guān)。（2）某一頻率的光在不同介質(zhì)中傳播時(shí),頻率不變但折射率不同,所以光速不同,波長(zhǎng)也不同(與機(jī)械波相同);不同頻率的光在同一介質(zhì)中傳播時(shí),折射率不同,所以光速不同,波長(zhǎng)也不同(與機(jī)械波的區(qū)別).頻率越高，折射率越大。4折射時(shí)的色散：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫光的色散。（1）光通過棱鏡時(shí)將向棱鏡的橫截面的底邊方向偏折（2）通過棱鏡成像偏向頂點(diǎn)（3）實(shí)驗(yàn)表面，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：紅光通過棱鏡后偏折的

3、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)系來解答。在實(shí)際應(yīng)用中，常見方法是：三角形邊角關(guān)系法；近似法，即利用小角度時(shí)，tansin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)解答的折射問題（3）多向思維方式理解、應(yīng)用關(guān)鍵物理量n像似深度h/=H/n全反射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

4、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】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

5、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】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

6、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；（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)，由幾何關(guān)系可得：A+=90，（2）要使有光線從AC面射出，應(yīng)有sinr1：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O點(diǎn)垂直于圖面的軸線順時(shí)針轉(zhuǎn)過150，如圖中虛線所示，則：A 光束轉(zhuǎn)過150B 光束1轉(zhuǎn)過30

7、0C 光束2轉(zhuǎn)過的角度小于150光束2轉(zhuǎn)過的角度大于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)，被分成兩光束OA和OB，若OA和OB分別沿如圖所示的方向射出，則：O為黃色，OB為紫色OA為紫色，OB為黃色OA為黃色，OB為復(fù)色A為紫色，B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，平面鏡以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)入射角為時(shí)，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