2024届高考物理二轮复习导学案：专题13－光学第01讲 光的折射与全反射

HKA　　　 　　 　　　 高三物理二轮复习导学案 编号 ER－038 微专题13 光学 第1讲 光的折射与全反射 2024 .04. 11 1. 理解光的折射定律，会测量材料的折射率。 2. 知道光的全反射现象及其产生的条件及在生产生活中的应用。 考向1 光的折射和全反射的应用 1．明确三个公式 （1）n＝。（2）n＝。（3）sin C＝。 2．折射率的理解 （1）折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关。 （2）在同一种介质中，光的频率越高，介质的折射率越大。 3．发生全反射的条件 （1）光由光密介质射向光疏介质。 （2）入射角大于或等于临界角。 [例1] 【2024.1·河南】如图，将一平面镜置于某透明液体中，光线以入射角进入液体，经平面镜反射后恰好不能从液面射出。此时，平面镜与水平面（液面）夹角为，光线在平面镜上的入射角为。已知该液体的折射率为，下列说法正确的是（　　） A. B. C. 若略微增大，则光线可以从液面射出 D. 若略微增大i，则光线可以从液面射出 【答案】B 【解析】 【详解】AB．根据 解得光线在射入液面时的折射角为： 光线经平面镜反射后，恰好不能从液面射出，光路图如图 有； 解得 由几何关系可得： 解得： 故A错误；B正确； C．若略微增大，则光线在平面镜上的入射角将变大，根据上面分析的各角度关系可知光线射出液面的入射角变大，将大于临界角，所以不可以从液面射出。故C错误； D．同理，若略微减小i，则r减小，导致光线在平面镜上的入射角减小，可知光线射出液面的入射角变小，将小于临界角，可以从液面射出。故D不正确。 故选B。 考向2 临界极值问题 [例2] 一种发光装置是由半径为的半球体透明介质和发光管芯组成的，管芯发光部分是一个圆心与半球体介质球心重合的圆面。其纵截面如图所示，，上的点发出的一条光线经点的折射光线平行，已知，圆弧长，则下列说法正确的是（    ） A．该透明介质折射率为1.5 B．沿方向的光线从半球面射出时的折射角是 C．为使从管芯射向半球面上的所有光线都不会发生全反射，的半径要小于 D．不论发光管芯的半径多大，总会有部分光线到达球面时发生全反射现象 【答案】C 【详解】A．光路图如图所示 由几何关系可知光线入射到D点的入射角，折射角，则折射率为，故A正确； CD．设临界角为C，则 从发光管上某点发出的光线与MN的夹角设为，射到球面上的入射角设为，该点到O点的距离设为r，由正弦定理可知， 所以当且时，最大。最大时有 所有光线能射出时有 可得MN的半径，，故C正确，D错误； B．沿方向的光线光路图如图所示 由几何知识可得， 所以光线可以发生折射，设折射角为，则有，，解得，，故B错误。 故选C。 考向3 实验：测量玻璃的折射率 [例3] 【2024.1·江西】用图（a）装置测量玻璃的折射率时，俯视图如图（b）所示。在水平木板上插大头针P、Q，透过玻璃砖观察，使Q把P挡住，再插大头针M和N，使N挡住M同时挡住玻璃砖中的P和Q，这样就可以确定玻璃砖的入射光线及其出射光线，从而可以测量玻璃的折射率。下列关于该实验时眼睛所看到大头针的情形，可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】由图可知 在N处对准PQM的过程中，假设MN位置如图所示，则PQ必须按如图所示的光线才能射入人的眼睛，根据像在光线反向延长线上可知，像P在最左，其次Q，最右为MN。 故选A。 求解光的折射和全反射问题的思路 (1)根据题意画出正确的光路图，特别注意全反射的临界光线。 (2)利用几何关系确定光路中的边、角关系。 (3)利用折射定律等公式求解。 (4)注意折射现象中光路的可逆性。 1．（1）由于大气层的存在，太阳光线在大气中折射，使得太阳“落山”后我们仍然能看见它。某同学为研究这一现象，建立了简化模型。将折射率很小的不均匀大气等效成折射率为的均匀大气，并将大气层的厚度等效为地球半径R。根据此模型，一个住在赤道上的人一天中能看到太阳的时长为(　　) A．12小时 B．13小时 C．14小时 D．15小时 答案　C 解析　太阳光是平行光，临界光路图如图所示，由几何关系可得临界光线的折射角满足sin r＝＝，可知临界光线的折射角为30°，根据折射定律可得n＝＝，解得i＝45°，由几何关系可知，地球多转α角度便看不见太阳了，则有α＝60°－45°＝15°，一个住在赤道上的人在太阳“落山”后还能看到太阳的时间为t＝×24 h＝1 h，同理可知，在太阳升起时也能提早一小时看到太阳，则一个住在赤道上的人一天中能看到太阳的时长为14 h，故选C。 （2）如图，一教师用侧