专题10 光的折射 全反射-2022学年高考物理一轮复习精短学案（人教版2019选择性必修第一册）

专题十 光的折射、全反射 重难点01 光的折射 1．对折射率的理解 (1)折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小v＝. (2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关． ①同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小． ②同一种光，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． 3．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球) 结构 玻璃砖上下表面是平行的 横截面为三角形的三棱镜 横截面是圆 对光线的作用 通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移 通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折 圆界面的法线是过圆心的直线，光线经过两次折射后向圆心偏折 应用 测定玻璃的折射率 全反射棱镜，改变光的传播方向 改变光的传播方向 例1.(2021·全国甲卷)如图，单色光从折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为m/s，则该单色光在玻璃板内传播的速度为___________m/s；对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围是___________s≤t<___________s(不考虑反射)。 【答案】 (1). (2). (3). 【解析】 [1] 该单色光在玻璃板内传播的速度为 [2]当光垂直玻璃板射入时，光不发生偏折，该单色光通过玻璃板所用时间最短，最短时间 [3]当光的入射角是90°时，该单色光通过玻璃板所用时间最长。由折射定律可知 最长时间 针对训练1.(2021·湖南卷)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。身高的人站在水平地面上，其正前方处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为、深度为，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。 (i)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？ (ii)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？ 【答案】(i)1.38；(ii)1.7 【解析】 (i)根据题意作出如下光路图 当孔在人身高一半时有 tanθ = = ≈ ，sinθ = 0.8， tanα = ，sinα = 由折射定律有 n = (ii)若让掠射进入孔洞的光能成功出射，则可画出如下光路图 根据几何关系有 例2.(2021·全国乙卷)用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路、C、D两个大头针确定出射光路，O和分别是入射点和出射点，如图(a)所示。测得玻璃砖厚度为，A到过O点的法线的距离，M到玻璃砖的距离，到的距离为。 (ⅰ)求玻璃砖的折射率； (ⅱ)用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图(b)所示。光从上表面入射，入时角从0逐渐增大，达到时、玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。 【答案】(i) (ii)15° 【解析】 (i)从O点射入时，设入射角为α，折射角为β。根据题中所给数据可得： 针对训练2．夏日雨后，我们经常会看到天空中出现美丽的彩虹。从物理学角度看，彩虹是太阳光以一定的角度照射在雨滴上经过两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b代表两种不同频率的单色光，则 a b A．a光的频率大于b光的频率 B．在同种介质中，a光的传播速度小于b光的传播速度 C．a光和b光以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光 D．分别用同一双缝干涉装置进行实验，在干涉图样中a光相邻两个亮条纹中心的距离小于b光相邻两个亮条纹中心的距离 【答案】C 【解析】AB由于a折射角小于b光的折射角，故b光的折射率大于a光的折射率，由v＝可知，a光在玻璃中的传播速度较大。 C项a光和b光以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光。 D项分别用同一双缝干涉装置进行实验，在干涉图样中a光相邻两个亮条纹中心的距离大于b光相邻两个亮条纹中心的距离 ． 重难点02 全反射 一、基础知识 1.全反射 (1)定义：光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，折射光线消失，只剩下反射光线的现象． (2)条件：①光从光密介质射向光疏介质．②入射角大于或等于临界角． (3)临界角：折射角等于90°时的入射角．若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的