高中物理人教版4第十三章光【區(qū)一等獎(jiǎng)】

光的折射與全反射歸納小結(jié)武功縣普集高中范裕子郭隨弟光的折射與全反射問題是高考的重點(diǎn)與難點(diǎn)，也是每年高考的必考內(nèi)容，是幾何光學(xué)部分的主考方向。命題形式主要是基礎(chǔ)知識(shí)，基本概念的考察與應(yīng)用。如長(zhǎng)方體玻璃磚、球形或半球形玻璃柱折射問題或在液體中的視深問題以及視野范圍問題，對(duì)于全反射臨界角問題，一般滲透在折射問題中，并結(jié)合棱鏡考查，題型以選擇題為主，也可以通過計(jì)算題形式進(jìn)行考查。能夠正確的解三角形是運(yùn)算能力的要求。2023年高考中，這些問題都有涉及：例如全國(guó)卷1第20題，平面鏡的反射成像，能夠正確轉(zhuǎn)化為三角形求解；全國(guó)卷2第20題，平行玻璃磚的折射綜合；新課標(biāo)卷第33題，物理—選修3-4，折射率的計(jì)算；北京卷第14題，折射率，頻率基本概念。山東卷第37題，物理—選修3-4，全反射的應(yīng)用；重慶卷第20題，四分之一圓形玻璃柱的折射與全反射問題；福建卷第19題(1)用“插針法”測(cè)定玻璃的折射率。1.（全國(guó)卷2）20.頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入一厚玻璃板后，其光路如圖所示，下列說法正確的是A單色光1的波長(zhǎng)小于單色光2的波長(zhǎng)B在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度C單色光1通過玻璃板所需的時(shí)間小于單色光2通過玻璃板所需的時(shí)間D單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃到空氣的全反射臨界角答案：AD解析：由折射光路知，1光線的折射率大，頻率大，波長(zhǎng)小，在介質(zhì)中的傳播速度小，產(chǎn)生全反射的臨界角小，AD對(duì)，B錯(cuò)。，在玻璃種傳播的距離為，傳播速度為，所以光的傳播事件為，1光線的折射角小，所經(jīng)歷的時(shí)間長(zhǎng)，C錯(cuò)誤。2．如圖所示為安全門上的觀察孔，直徑ab為4cm，門的厚度ac為3.464cm．為了擴(kuò)大向外觀察的范圍，將孔中完全嵌入折射率為的玻璃．求（1）嵌入玻璃后向外觀察視野的最大張角；（2）當(dāng)視野擴(kuò)大到180°時(shí)，嵌入玻璃的折射率．解析：（1）向外觀察的張角最大時(shí)，在cd的中點(diǎn)e點(diǎn)觀察，b為入射點(diǎn)，be為折射線，求出i即可。 由圖知：， ， 即，最大張角。 （2）視野擴(kuò)大到180°時(shí)，即入射角為90°，求出此時(shí)的r即可。，即。3.（重慶卷）20.如題20圖所示，空氣中在一折射率為的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90°、半徑為R的扇形OAB，一束平行光平行于橫截面，以45°入射角照射到OA上，OB不透光，若只考慮首次入射到圓弧上的光，則上有光透出部分的弧長(zhǎng)為ABCD答案：B解析：根據(jù)折射定律，可得光進(jìn)入玻璃后光線與豎直方向的夾角為30°。過O的光線垂直入射到AB界面上點(diǎn)C射出，C到B之間沒有光線射出；越接近A的光線入射到AB界面上時(shí)的入射角越大，發(fā)生全反射的可能性越大，根據(jù)臨界角公式得臨界角為45°，如果AB界面上的臨界點(diǎn)為D，此光線在AO界面上點(diǎn)E入射，在三角形ODE中可求得OD與水平方向的夾角為180°-（120°+45°）=15°，所以A到D之間沒有光線射出。由此可得沒有光線射出的圓弧對(duì)應(yīng)圓心角為90°-（30°+15°）=45°，為。4.雨過天晴，人們?？吹教炜罩谐霈F(xiàn)彩虹，它是由陽光照射到空中彌漫的水珠上時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象。在說明這個(gè)現(xiàn)象時(shí)，需要分析光線射入水珠后的光路。一細(xì)束光線射入水珠，水珠可視為一個(gè)半徑為R的球，球心O到入射光線的垂直距離為d，水的折射率為n。 （1）在圖中畫出該束光線射入水珠內(nèi)經(jīng)一次反射后又從水珠中射出的光路圖； （2）求這束光線從射向水珠到射出水珠每一次偏轉(zhuǎn)的角度。 解析：（1）光路如圖所示。 （2）設(shè)i、r分別表示入射光的入射角、折射角，由折射定律。 以、2、3表示每一次偏轉(zhuǎn)的角度，如圖所示，由反射定律、折射定律和幾何關(guān)系可知。 由以上各式解得 。5.如圖所示，有人在游泳池岸邊“豎直”向下觀察池水的深度，池水的視深為h，已知水的折射率為，那么池水的實(shí)際深度H=_____。 解析：由池底某點(diǎn)P發(fā)出的光線，在水中和空氣中的光路如圖所示。由于觀察者在岸邊“豎直”向下觀看，所以光線在水面處的入射角都很小，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知 ①。 ② 根據(jù)折射定律有。 ③ 將①②兩式代入③式得， 解得池水實(shí)際深度：6．大氣中有一種叫“蒙氣差”的光現(xiàn)象，以下關(guān)于這種光現(xiàn)象說法正確的是：A夜晚，我們看到南半天星星的位置，要比它實(shí)際的位置高一些。B夜晚，我們看到南半天星星的位置，要比它實(shí)際的位置低一些。C這種光線中的“蒙氣差”效應(yīng)，越接近地平線，越明顯。D這種光線中的“蒙氣差”效應(yīng)，越接近地平線，越不明顯。答案：AC解析：越接近地面，大氣越稠密，折射率越大，因此，可以把地球表面上的大氣看作由折射率不同的許多水平氣層組成，星光從上一個(gè)氣層進(jìn)入下一個(gè)氣層時(shí)，由于光的折射，要折向法線方向，結(jié)果，夜晚，我們看到南半天星星的位置，要比它實(shí)際的位置高一些。這種光線中的“蒙氣差”效應(yīng)，越接近地平線，越明顯。7假設(shè)地球表面不存在大氣層，那么我們看到日出時(shí)刻與有大氣層存在的情況相比將（）A提前B拖后C不變D無法確定。答案B解析：地球表面有大氣層，越靠近地面，空氣折射率越大。當(dāng)太陽還在地平線以下時(shí)，由于空氣折射，太陽光將沿曲線射入眼睛，人們提前看到了日出。8.（北京卷）14．對(duì)于紅、黃、綠、藍(lán)四種單色光，下列表述正確的是Ａ．在相同介質(zhì)中，綠光的折射率最大Ｂ．紅光的頻率最高Ｃ．在相同介質(zhì)中，藍(lán)光的波長(zhǎng)最短Ｄ．黃光光子的