专题18 光的折射-2021-2022学年高二物理链接教材精准变式练（人教版2019选择性必修第一册）

链接教材精准变式练 专题18 光的折射 ( 教材习题精讲 ) 1．光以入射角从空气射入折射率的玻璃中，折射角是多大？画出光路图。 【答案】30°； 【解析】根据 得 所以 光路图如图所示 2．如图，一个储油桶的底面直径与高均为。当桶内没有油时，从某点恰能看到桶底边缘的某点。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿方向看去，恰好看到桶底上的点，、两点相距。求油的折射率和光在油中传播的速度。 【答案】1.58； 【解析】分析 在图乙中过直线与油面的交点作油面的垂线，交桶底于点。根据题意可知，来自点的光线沿到达油面后沿方向射入空气。折射现象中光路是可逆的，因此如果光线沿方向由空气射到油面，折射光线将沿进入油中。以作为入射角，以作为折射角，由折射定律可以求出油的折射率。 解 因为底面直径与桶高相等，所以 由可知 因此，油的折射率 因为 所以光在油中的传播速度 3．图是光从空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气的光路图，O点是半圆形玻璃砖的圆心．指出哪些情况是可能发生的了，哪些情况是不可能发生的． 甲．乙.丙.丁. 【答案】甲图错误 乙图正确 丁图错误，丙图正确． 【解析】光从空气射入玻璃时，空气中的角度应该比玻璃中的角度大，所以甲图错误，乙图正确． 光从玻璃射入空气时，空气中的角度比玻璃中的角度大，所以丁图错误，丙图正确． 4．如图是光由空气射入某种介质时的折射情况，试由图中所给出的数据求出这种介质的折射率和这种介质中的光速。 【答案】n=1.12；v=2.68×108m/s 【解析】由图线可知，入射角i=40°，折射角r=35°，由折射定律知折射率 折射率 是真空中的光速，c=3×108m/s 代入折射率n的值有：v=2.68×108m/s 5．为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个孔。假定坦克壁厚，孔的左右两边距离，孔内安装一块折射率为1.52的玻璃，厚度与坦克的壁厚相同（俯视图）。坦克内的人通过这块玻璃能看到的外界角度范围为多大？ 【答案】坦克内的人通过这块玻璃能看到的外界角度范围为， 【解析】当人从左侧观察时，作出如图所示的光路图 由几何知识可得 由折射定律 得 坦克内的人通过这块玻璃能看到的外界角度范围为，。 6．关于测定玻璃折射率的实验，回答以下问题。 (1)证明图中的入射光线与射出玻璃砖的光线是平行的。 (2)射出玻璃砖的光线相对入射光线来说产生了侧移。证明：入射角越大，侧移越大。 【答案】见解析。 【解析】(1)证明：如图所示 由折射定律可知 而θ2=θ3，所以θ1=θ4，入射光线和射出玻璃砖的光线是平行的； (2)证明：设玻璃砖厚度为d，侧移为s，则 d与n一定时，θ1越大，θ2也越大，s也越大，即入射角越大侧移越大。 7．将一根筷子竖直插入装有水的玻璃杯中，从水平方向拍摄的照片如图所示。看上去，浸在水中的这段筷子产生了侧移，而且变粗了。如何解释观察到的现象？ 【答案】筷子产生了侧移是因为折射的原因，变粗是因为杯壁是一个曲面，与水组成一个凸透镜，对筷子有一定的放大作用。 【解析】筷子产生了侧移是因为折射的原因，变粗是因为杯壁是一个曲面，与水组成一个凸透镜，对筷子有一定的放大作用。 【要点提炼】 折射定律 （1）内容：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧．入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．即常数．如图所示． 也可以用的数学公式表达，为比例常数．这就是光的折射定律． （2）对折射定律的理解： ①注意光线偏折的方向：如果光线从折射率（）小的介质射向折射率（）大的介质，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）；如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）． ②折射光路是可逆的，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人射光线发生折射，定律中的公式就变为，式中、分别为此时的入射角和折射角． 4．折射率——公式中的 （1）定义． 实验表明，光线在不同的介质界面发生折射时．相同入射角的情况下．折射角不同．这意味着定律中的值是与介质有关的，表格中的数据，是在光线从真空中射向介质时所测得的值，可以看到不同介质的值不同，表明值与介质的光学性质有关，人们把这种性质称为介质的折射率．实际运用中我们把光从真空斜射人某种介质发生折射时，入射角的正弦跟折射角的正弦之比。，叫做这种介质的折射率：． （2）对折射率的理解． ①折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度跟光在这种介质中传播速度之比，即，单色光在折射率较大的介质中光速较小． ②折射率是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身及人射光的频率决定，与入射角、