专题十七 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（新教材）

专题十七　光学中的三类考向 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·邯郸模拟)如图所示，真空中有一透明圆柱体，其截面是半径为R的圆，截面内有两条间距为R的平行光线AB和CD (过圆心O)，分别从B、D两点射入透明圆柱体，射出后汇聚于图中的P点。已知圆柱体的折射率n＝，光在真空中的传播速度为c，sin 15°＝，求： (1)P点到圆心O的距离d； (2)光从D点传播到P点所用的时间t1； (3)光从B点传播到P点所用的时间t2。 [解析]　(1)作出光路图如图所示，根据几何关系，有sin θ1＝， 折射率n＝＝，由几何关系可得∠MPO＝θ2，并根据＝，解得d＝R。 (2)从D点射入的光在透明体中传播的距离为2R，有t1＝＋ 解得t1＝。 (3)在△BOM和△OPM中，有BM＝2Rcos θ2，＝ 则时间t2＝n＋ 解得t2＝。 [答案]　(1) R　(2)　(3) [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·鞍山市第一次模拟)第四届中国质量获奖者生产的汽车玻璃以超高的品质取得了世界八大汽车厂商的认证。参加社会实践的某学生利用所学的光学知识测出了一款汽车玻璃样品的折射率。如图所示，该学生将一束光线以入射角θ＝60°从空气射向厚度h＝2 cm的平行板玻璃，测出下界面出射光线的出射点与上界面入射光线的法线之间的距离d＝1 cm。则此玻璃的折射率n为(　 ) A．　　　　　　　　 B． C． D． 解析：选C　根据几何关系可知sin α＝＝，因此该玻璃的折射率n＝＝＝，故选C。 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 $$