第七板块 专题十九 考向（一）光的折射（Word教参）-【新高考方案】2024年高考物理二轮复习专题增分方略（老教材）

专题十九　光学中的三类考向(选修3－4) 考向(一)　光的折射 [澄清微点] 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．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。 4．同一种色光，在不同介质中波速和波长不同，频率不变。　　 [典例]　(2023·全国乙卷) 如图，一折射率为的棱镜的横截面为 等腰直角三角形△ABC，AB＝AC＝l，BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜，若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A，求M点到A点的距离。 [解析]　由题意可知作出光路图如图所示 光线垂直于BC方向射入，根据几何关系可知入射角为45°；由于棱镜折射率为，根据n＝ 有sin r＝， 所以折射角为30°，∠BMO＝60°，因为∠B＝45°，所以光在BC面的入射角为θ＝90°－(180°－60°－45°)＝15° 根据反射定律可知∠MOA＝2θ＝30° 根据几何关系可知∠BAO＝30°，即△MAO为等腰三角形，则＝ 又因为△BOM∽△COA，故有＝ 学科网（北京）股份有限公司 由题意知AB＝AC＝l 联立可得BM＝AC＝l 所以M到A点的距离为x＝MA＝l－BM＝l。 [答案]　l [思维建模]　光的折射问题的分析思路 (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。 [考法全训] 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， 学科网（北京）股份有限公司 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。 3.截面为梯形的容器贮满水，靠墙放置在房间内水平桌面上，如图所示。早晨的阳光穿过窗户照射到水面，某时刻观察到阳光恰好照亮容器的整个底部。已知容器梯面倾角α的正弦值为，水的折射率为，求： (1)此时光线与水面的夹角θ； (2)到了中午，若阳光仍能照到水面，则照亮容器底部的范围如何变化，简要说明原因。 解析：(1)当光恰好照亮整个容器的底部时，由几何知识可知光线的入射角为－θ，折射角为－α，根据折射定律有n＝ 代入数据解得θ＝30°。 (2)到了中午，太阳升高，光线的入射角变小，折射角也随之变小，光仍会照亮整个底部，照亮的范围不变。 答案：(1)30°　(2)照亮的范围不变，理由见解析 学科网（北京）股份有限公司 $$