第04讲 光的折射、全反射模型--2024年高考物理一轮复习模型及秒杀技巧一遍过

2024年高考物理一轮复习模型及秒杀技巧一遍过 模块11 热学、光学各模块大招 第04讲 光的折射、全反射模型 （原卷版） 目录 【内容一】 折射定律模型 1 【内容二】 折射率求算模型 3 【内容三】 平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体对光路的折射特点 5 技巧总结 技巧总结 折射定律　折射率 1．折射定律 (1)如图所示，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两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比． (2)表达式：＝n12(n12为比例常数)． 2．折射率 (1)定义式：n＝. (2)计算公式：n＝.因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1. 技巧： 1．(1)折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领， 也反映了光在该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 ①平行玻璃砖 通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移 ②三棱镜 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 ③圆柱体(球) 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 全反射 1．光密介质与光疏介质 光密介质折射率大而光疏介质折射率小，光速在折射率大的介质中传播速度小，在折射率小的介质中传播速度大. 相对性：若n甲＞n乙，则甲相对乙是光密介质 若n甲＜n丙，则甲相对丙是光疏介质 2.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．若光从介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，由n＝，得sin C＝.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小． 3．光导纤维 光导纤维的原理是利用光的全反射(如图)． 分析综合问题的步骤 第一步：判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质． 第二步：判断入射角是否大于或等于临界角，明确是否会发生全反射现象． 第三步：画出反射、折射或全反射的光路图，必要时还可应用光路的可逆原理画出光路图，然后结合几何知识推断和求解相关问题． 模型演练 例1．半圆形玻璃砖横截面如图，AB为直径，O点为圆心。在该截面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则（　　） A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率 B．让a光向O点平移，a光将发生全反射 C．若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光不一定能发生光电效应 D．让a、b光分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小 解：A．由光路可知，b光发生了全反射，可知b光临界角较小，根据 可知，b光的折射率较大，即玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，故A正确； B．让a光向O点平移，入射角变小，则a光不可能发生全反射，故B错误； C．a光频率小于b光，若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光一定能发生光电效应，故C错误； D．a光波长大于b光，让a、b光分别通过同一双缝干涉装置，根据 a光的相邻亮条纹间距大，故D错误。故选A。 例2．一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。设玻璃对a、b的折射率分别为和，a、b在玻璃中的传播速度分别为和，则（　　）    A． B． C． D． 解：AB．根据折射定律 为a、b两束单色光的入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，则a光的折射率大于b光的折射率，选项AB错误； CD．根据由于a光的折射率大于b光的折射率，则有 选项C错误，D正确。故选D。 例3．如图所示是一个外径为、内径为R的某材料制成的半球形空心球壳，为其对称轴，一半径为R的遮光板圆心过轴且垂直该轴放置。一束平行轴的光从半球外表面射入，此时恰好没有光线从半径为R的球壳内表面射出，且从挡板上下边缘射入的两束平行光线进入球壳后从外球面射出时，两光线的夹角为，则该材料的折射率为（    ） A． B． C．1.5 D．2 解：根据题意作出光的折射如图 根据几何关系可知根据折射定律可知 根据全反射临界角公式有 从挡板上下边缘射入的两束平行光线进入球壳后从外球面射出时，两光线的夹角为，根据几何关系有解得故选A。 例4．如图所示是一种脉冲激光展宽器的截面图，其构造为四个相同的顶角为θ的直角三棱