第十三章 链接高考16 光的折射、全反射的综合应用-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（新教材，人教版）

链接高考16　光的折射、全反射的综合应用 考点一　折射定律、折射率的理解及应用 [考点解读] 1．对折射率的理解 (1)折射率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．同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小． (3)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．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． [典题例析] [典例]　如图所示，有一块两个光学表面平行的光学元件，它对红光和紫光的折射率分别为n1＝、n2＝.今有一束宽度为a＝3 cm的红、紫混合光从其上表面以θ＝53°的入射角入射，问此元件的厚度d至少为多大时，从元件下表面射出的红、紫两种光能分离？(已知sin 53°＝) [解析]　作出如图所示光路图 对红光，有＝n1，可得α＝37°.对紫光，有＝n2，可得β＝30°.设A、B间距离为l，若恰好分开，则C、D间距离也为l，由几何关系知dtan α－dtan β＝l，而l＝＝5 cm，由以上各式解得d≈28.96 cm. [答案]　28.96 cm [迁移题组] [迁移1]　折射率的求解　 1．如图所示，ABC为直角三棱镜的截面，∠A＝30°，∠B＝90°，一束单色光从AB边上的D点平行AC射入，折射光线刚好经过C点，已知BD＝AD，则三棱镜的折射率为(　　) A.　　 B.　　 C.　　 D. 解析：A　[设BC长为d，则AB＝d，BD＝d，由几何关系可知，单色光在D点的入射角i＝60°，设折射角为r，由几何关系可知sin r＝＝，则三棱镜的折射率n＝＝，A正确．] [迁移2]　折射定律的应用　 2．(2021·湖南高考)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1.6 m的人站在水平地面上，其正前方0.6 m处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为1.0 cm、深度为1.4 cm，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)若让折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？ 解析：(1)如图所示，若人脚处反射的光恰能成像，则透明介质的折射率最小，由几何关系得此时入射角的正弦值sin i＝＝0.8，折射角的正弦值sin r＝＝， 所以nmin＝＝. (2)光从光疏介质向光密介质传播，入射角接近90°时为掠射．分析可知，当掠射的光恰好从洞的边缘射出时折射率最小，则有nmin′＝＝. 答案：(1)　(2) [迁移3]　光的折射定律与反射定律的综合　 3.(2021·浙江6月选考)用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示．入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d，已知光束a和b间的夹角为90°，则(　　) A．光盘材料的折射率n＝2 B．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二 C．光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度 D．光束c的强度小于O点处折射光束OP的强度 解析：D　[画出光路图，如图所示，由几何关系可得入射角为i＝45°，折射角为r＝30°，根据折射定律有n＝＝＝，A错误；根据v＝＝c，B错误；因为在Q处光还有反射光线，所以光束b、c和d的强度之和小于光束a的强度，C错误；光束c的强度与反射光线PQ强度之和等于折射光线OP的强度，D正确．] 考点二　光的色散、光路的控制问题 [考向1]　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 长→短 同一介质中的速度 大→小 同一介质中的波长 长→短 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 [跟进题组] 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．λ