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文档简介
第十三章
|光第1讲光的折射
全反射一、光的折射定律折射率1.折射现象
光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生_____的现象,
如图所示(以光从空气射入水中为例)。2.折射定律(1)内容:折射光线与入射光线、法线处在__________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____比。改变同一平面两侧正光学大于二、全反射光导纤维1.定义:光从光密介质射入______介质,当入射角增大到某一角度时,折射光线将全部_______,只剩下反射光线的现象。2.条件(1)光从光密介质射入______介质。(2)入射角____________临界角。3.全反射临界角(1)定义:折射角等于_______时的入射角。光疏消失光疏等于或大于90°小全反射×××√√×2.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图。(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。[多维训练]1.[折射定律的理解]如图所示,实线为空气和水的分界面,一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上,图中O1点和入射光线都未画出)射向水中,折射后通过水中的B点。图中O点为A、B连线与分界面的交点。下列说法错误的是
(
)A.O1点在O点的右侧B.蓝光从空气中射入水中时,速度变小C.若沿AO1方向射向水中的是一束紫光,则折射光线有可能通过B点正下方的C点D.若沿AO1方向射向水中的是一束红光,则折射光线有可能通过B点正上方的D点解析:根据折射定律,可知光由空气斜射入水中时入射角大于折射角,则画出光路图如图所示,知O1点应在O点的左侧,故A错误;光从光疏介质(空气)射入光密介质(水)中时,速度变小,故B正确;紫光的折射率大于蓝光,所以折射角要小于蓝光的,则折射光线可能通过B点正下方的C点,故C正确;红光的折射率小于蓝光,折射角要大于蓝光的,则折射光线可能通过B点正上方的D点,故D正确。答案:A答案:A
3.[折射定律的应用]我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验,认识到光沿直线传播。身高1.6m的人站在水平地面上,其正前方0.6m处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞,直径为1.0cm、深度为1.4cm,孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此时,由于孔洞深度过大,使得成像不完整,如图所示。现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质,不考虑光在透明介质中的反射。(1)若该人通过小孔能成完整的像,透明介质的折射率最小为多少?(2)若让掠射进入孔洞的光能成功出射,透明介质的折射率最小为多少?4.[光的折射定律与反射定律的综合](2023·浙江1月选考)如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边AB以角度θ入射,依次经AC和BC两次反射,从直角边AC出射。出射光线相对于入射光线偏转了α角,则α (
)A.等于90° B.大于90°C.小于90° D.与棱镜的折射率有关答案:A
(二)光的色散、光路的控制问题考法(一)光的色散1.光的色散(1)现象:一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带。(2)成因:棱镜材料对不同色光的折射率不同,对红光的折射率最小,红光通过棱镜后的偏折程度最小,对紫光的折射率最大,紫光通过棱镜后的偏折程度最大,从而产生色散现象。2.各种色光的比较分析颜色红橙黄绿青蓝紫频率ν低→高同一介质中的折射率小→大同一介质中的速度大→小同一介质中的波长大→小通过同一棱镜的偏折角小→大同一介质中的临界角大→小同一装置的双缝干涉条纹间距大→小[多维训练]1.[三棱镜的色散]
如图所示,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,其在玻璃三棱镜中的波长分别为λa、λb,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,则
(
)A.λa<λb,na>nb B.λa>λb,na<nbC.λa<λb,na<nb D.λa>λb,na>nb解析:一束光经过三棱镜折射后,折射率小的光偏折较小,在介质中的波长较长。所以λa>λb,na<nb,B正确。答案:B2.
[平行玻璃砖的色散]如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光,则光束a可能是
(
)A.红光
B.黄光
C.绿光
D.紫光答案:D3.[球形玻璃的色散]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:由题图可知,射到M点的光线进入玻璃球时的折射角小于射到N点的光线进入玻璃球时的折射角,所以玻璃球对射到M点的光的折射率大于玻璃球对射到N点的光的折射率,故M点的颜色为紫色,N点的颜色为红色;同理可得P点的颜色为红色,Q点的颜色为紫色,A正确。答案:A考法(二)光路的控制平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制答案:B
答案:B6.[圆柱体玻璃对光路的控制]如图是某种玻璃材料制成的空心圆柱体的截面图,玻璃圆柱体的半径为2R,空心部分是半径为R的圆,两圆同心。一束单色光(平行于截面)从圆柱体外表面上的A点以入射角i射入玻璃材料中,光束经折射后恰好与内圆面相切于B点。已知该玻璃材料对此单色光的折射率为。(1)求入射角i;(2)欲使该光束从A点入射后,恰好在内圆面上发生全反射,则入射角i′是多少?答案:(1)45°
(2)30°(三)光的折射定律和全反射规律的综合应用1.求解全反射问题的四点提醒(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)在全反射现象中,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。答案:C
2.[半圆形玻璃砖]某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上,
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