2019版高考物理大一轮优选第十四章　振动和波　光　相对论 第39讲

振动和波光相对论 选修3 4 第十四章 第39讲光的折射全反射 栏目导航 1 光的折射定律折射率 1 折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向发生 的现象 如图所示 改变 2 折射定律 内容 折射光线与入射光线 法线处在同一平面内 折射光线与入射光线分别位于法线的 入射角的正弦与折射角的正弦成 两侧 正比 偏折大 频率 2 全反射光导纤维 1 光密介质与光疏介质 光密 光疏 消失 大于或等于 3 光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射 1 判断正误 1 光的传播方向发生改变的现象叫光的折射 2 无论是折射光路 还是全反射光路都是可逆的 3 折射率跟折射角的正弦成正比 4 只要入射角足够大 就能发生全反射 一 3 折射率与介质的密度没有关系 光密介质不是指密度大的介质 4 折射率的大小不仅与介质本身有关 还与光的频率有关 同一种介质中 频率越大的色光折射率越大 光在介质中的传播速度越小 5 同一种色光 在不同介质中虽然波速 波长不同 但频率相同 2 光路的可逆性在光的折射现象中 光路是可逆的 如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上 光线就会逆着原来的入射光线发生折射 答案 1 见解析 2 30 应用光的折射定律解题的一般思路 1 根据入射角 折射角及反射角之间的关系 作出比较完整的光路圈 2 充分利用光路图中的几何关系 确定各角之间的联系 根据折射定律求解相关的物理量 折射角 折射率等 3 注意在折射现象中 光路是可逆的 1 光密介质和光疏介质是相对而言的 同一种介质 相对于其他不同的介质 可能是光密介质 也可能是光疏介质 2 如果光线从光疏介质进入光密介质 则无论入射角多大 都不会发生全反射现象 3 在光的折射和全反射现象中 均遵循光的反射定律 光路均是可逆的 4 当光射到两种介质的界面上时 往往同时发生光的折射和反射现象 但在全反射现象中 只发生反射 不发生折射 二光的折射与全反射的综合应用 例2 2017 全国卷 如图 一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体 O点为球心 下半部是半径为R 高为2R的圆柱体 圆柱体底面镀有反射膜 有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入 该光线与OC之间的距离为0 6R 已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行 不考虑多次反射 求该玻璃的折射率 解析如图 根据光路的对称性和光路可逆性 与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行 这样 从半球面射入的折射光线 将从圆柱体底面中心C点反射 设光线在半球面的入射角为i 折线角为r 由折射定律有 答案1 43 1 光的色散 把复色光分解为单色光的现象叫做光的色散 白光通过棱镜后 被分解为红 橙 黄 绿 蓝 靛和紫七种颜色 如图 三光的色散 2 正确理解光的色散 1 光的颜色由光的频率决定 2 各种色光的比较 例3 多选 如图所示 一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖 在玻璃砖底面上的入射角为 经折射后射出a b两束光线 则 A 在玻璃中 a光的传播速度小于b光的传播速度B 在真空中 a光的波长小于b光的波长C 玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D 若改变光束的入射方向使 角逐渐变大 则折射光线a首先消失E 分别用a b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验 a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 ABD 1 假设地球表面不存在大气层 那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比 A 将提前B 将延后C 在某些地区将提前 在另一些地区将延后D 不变 B 2 如图所示 P Q是两种透明材料制成的两块直角梯形的棱镜 叠合在一起组成一个长方体 某单色光沿与P的上表面成 角的方向斜射入P 其折射光线正好垂直通过两棱镜的界面 已知材料的折射率nP nQ 则下列说法正确的是 A 一定没有光线从Q的下表面射出B 从Q的下表面射出的光线一定与入射到P的上表面的光线平行C 如果光线从Q的下表面射出 出射光线与下表面所夹的锐角一定大于 D 如果光线从Q的下表面射出 出射光线与下表面所夹的锐角一定小于 D 3 虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的 可用白光照射玻璃球来说明 两束平行白光照射到透明玻璃球后 在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带 光路如图所示 M N P Q点的颜色分别为 A 紫 红 红 紫B 红 紫 红 紫C 红 紫 紫 红D 紫 红 紫 红解析破璃对红光的折射率最小 对紫光的折射率最大 由折射定律和反射定律可知M点为紫色 N点为红色 P点为红色 Q点为紫色 故选项A正确 A 4 2017 全国卷 一直桶状容器的高为2l 底面是边长为l的正方形 容器内装满某种透明液体 过容器中心轴DD 垂直于左右两侧面的剖面图如图所示 容器右侧内壁涂有反光材料 其他内壁涂有吸光材料 在剖面的左下角处有一点光源 已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直 求该液体的折射率 解析设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1 折射角为r1 在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C 连接C D 交反光壁于E点 由光源射向E点的光线 反射后沿ED射向D点 光线在D点的入射角为i2 折射角为r2 如图所示 设液体的折射率为n 由折射定律有 答案1 55 例1 5分 多选 如图所示 ABCD是两面平行的透明玻璃砖 AB面和CD面平行 它们分别是玻璃和空气的界面 设为界面 和界面 光线从界面 射入玻璃砖 再从界面 射出 回到空气中 如果改变光到达界面 时的入射角 则 A 只要入射角足够大 光线在界面 上可能发生全反射现象B 只要入射角足够大 光线在界面 上可能发生全反射现象C 不管入射角多大 光线在界面 上都不可能发生全反射现象D 不管入射角多大 光线在界面 上都不可能发生全反射现象 答题送检 来自阅卷名师报告 解析 在界面 上 光由空气进入玻璃砖 是由光疏介质进入光密介质 不管入射角多大 都不能发生全反射现象 则选项C正确 在界面 上 光由玻璃进入空气 是由光密介质进入光疏介质 但是 由于界面 和界面 平行 光由界面 进入玻璃后再达到界面 在界面 上的入射角等于在界面 上的折射角 因此入射角总是小于临界角 因此也不会发生全反射现象 选项D也正确 答案 CD 1 如图所示 两细束平行的单色光a b射向同一块玻璃砖的上表面 最终都从玻璃砖的下表面射出 已知玻璃对单色光a的折射率较小 那么下列说法中正确的有 A 进入玻璃砖后两束光仍然是平行的B 从玻璃砖下表面射出后 两束光不再平行C 从玻璃砖下表面射出后 两束光之间的距离一定减小了D 从玻璃砖下表面射出后 两束光之间的距离可能和射入前相同 D 解析进入时入射角相同 折射率不同 因此折射角不同 两束光在玻璃内不再平行 但从下表面射出时仍是平行的 射出时两束光之间的距离根据玻璃砖的厚度不同而不同 在厚度从小到大变化时 该距离先减小后增大 有可能和入射前相同 但左右关系一定改变了 2 如图所示 两块同样的玻璃直角三棱镜ABC 两者的AC面是平行放置的 在它们之间是均匀的未知透明介质 一单色细光束O垂直于AB面入射 在图示的出射光线中 A 1 2 3 彼此平行 中的任一条都有可能B 4 5 6 彼此平行 中的任一条都有可能C 7 8 9 彼此平行 中的任一条都有可能D 1 2 3 4 5 6 7 8 9中的任一条都有可能 B 解析光束射到AC面进入未知的透明介质将发生折射 如何折射需要比较未知介质与玻璃的折射率 若未知介质折射率大于玻璃 则折射光偏离水平线向上 若未知介质折射率小于玻璃 则折