第五板块 微专题(四) 光学(选修3-4)（Word教参）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（老教材）

微专题(四)　光学(选修3－4) 命题视角(一)　光的折射和折射定律 [自测自评] 1．(2023·江苏高考)地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是(　 ) 解析：选A　由于地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，即光线由光疏介质射入光密介质，折射角小于入射角，画出光路图如图所示，则从高到低θ下逐渐减小，则光线应逐渐趋于竖直方向。故选A。 2．(2023·全国甲卷)(多选)等腰三角形△abc为一棱镜的横截面，ab＝ac；一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法正确的是(　 ) A．甲光的波长比乙光的长 B．甲光的频率比乙光的高 C．在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大 D．该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率 E．在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大 解析：选ACE　根据折射定律和反射定律作出光路图如图所示，可知乙光的折射角较小，根据折射定律可知乙光的折射率大，则乙光的频率大，根据c＝fλ可知，乙光的波长短，A正确，B、D错误；根据v＝可知，在棱镜中甲光的传播速度比乙光的大，C正确；根据几何关系可知光在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大，E正确。 学科网（北京）股份有限公司 3．(2022·湖北高考)如图所示，水族馆训练员在训练海豚时，将一发光小球高举在水面上方的A位置，海豚的眼睛在B位置，A位置和B位置的水平距离为d，A位置离水面的高度为d。训练员将小球向左水平抛出，入水点在B位置的正上方，入水前瞬间速度方向与水面夹角为θ。小球在A位置发出的一束光线经水面折射后到达B位置， 折射光线与水平方向的夹角也为θ。已知水的折射率n＝，求： (1)tan θ的值； (2)B位置到水面的距离H。 解析：(1)设小球初速度为v0，到达水面时竖直方向速度为vy，运动时间为t，位移方向与水面夹角为β，由平抛运动规律：d＝v0t，d＝vyt，tan β＝＝，tan θ＝ 可得tan θ＝2tan β＝。 (2)因tan θ＝，可知θ＝53°，从A点射到水面的光线的入射角为α，折射角为90°－θ＝37°，则由折射定律可知n＝，解得α＝53° 由几何关系可知Htan 37°＋dtan 53°＝d， 解得H＝。 答案：(1)　(2) [系统知能] 1．光的折射的理解 学科网（北京）股份有限公司 (1)公式n＝中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角。 (2)折射率与入射角的大小无关，与介质的密度无关，光密介质不是指密度大的介质。 (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。 (4)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。 2．解决光的折射问题的思路 (1)根据题意画出正确的光路图。 (2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准。 (3)利用折射定律、折射率公式求解。 (4)注意在折射现象中光路是可逆的。 命题视角(二)　全反射现象及色散 题点1　全反射现象的理解 [例1]　(2023·湖南高考)(多选)一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是(　 ) A．水的折射率为 B．水的折射率为 C．当他以α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60° D．当他以α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60° [解析]　只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到潜水员发出的激光光束，则说明α＝41°时激光恰好发生全反射，则sin (90°－41°)＝，解得n＝，A错误，B正确；当潜水员以α＝60°向水面发射激光时，入射角i1＝30°，则根据折射定律有nsin i1＝sin i2，折射角i2大于30°，则岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°，C正确，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 [答案]　BC [微点拨] 1．发生全反射现象的条件： (1)光从光密介质射入光疏介质。 (2)入射角大于或等于临界角。 2．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，发生全反射的临界角为C，则sin C＝。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。 题点2　光路的判断与控制 [例2]　(2022·山东等级考)柱状光学器件横