第4章 拓展与归类•专题研析7 光的折射和全反射-【精彩三年】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册课程探究与巩固Word教参（人教版2019）

多学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.c0m○ 您身边的互联网+教辅专家 拓展与归类·专题研析7光的折射和全反射 课程解读 课标要点 学科素养 链接浙江选考 1.掌握折射率的概念 1.通过实验，理解光的 折射定律、光的色散。 折射定律，会测量材料 物理观念：理解折射率 2.掌握光发生全反射的 的折射率。 的概念和折射定律，理 条件。 2.知道光的全反射现象 解光的全反射概念 3,知道全反射棱镜及其 及其发生的条件 应用 教材整体初识构建与探源 知识点光的色散 1.光的色散：如图所示，一束白光（复色光）通过三棱镜，会分解为红、橙、 黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，称为光的色散。 2.不同颜色（频率不同）的光在同一种介质中的折射率不同。频率越大的光， 折射率越太。 3.不同色光的临界角不同：不同颜色的光由同一种介质射向空气或真空时， 频率越大的光的临界角越小，越易发生全反射。 4.各种色光中，紫光的频率最大。各种色光以相同入射角由同一种介质射 向空气或真空时，紫光的偏折角最太，折射率最大，临界角最小。 [思辨喇 1.判断题（正确的打“V”，错误的打“×”） (I)所有可见光都是复色光。(×) (2)紫光的折射率最大，在棱镜中的传播速度最小。（√） (3)各种色光以相同入射角由同一棱镜射入空气，红光的偏折程度最大。( (4)各种单色光中红光的波长最长，紫光的波长最短。（√） 独家授权侵权必究 多学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZXXK.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 2.思考题：不同颜色（频率不同）的光在同一种介质中的折射率不同（填 “相同”或“不同”)。越容易发生全反射的光的频率越大。 【解析】频率越大的光，折射率越大，所以不同颜色的光由同一种介质射 向空气或真空时，频率越大的光的临界角越小，越易发生全反射。 命题整体感知尝试与研析 类型一 复色光的折射问题 例1如图所示，一束复色光穿过平行玻璃砖后，分成a、b两束单色光。下 列说法正确的是(D) A.a光的波长小于b光的波长 B.a光的频率大于b光的频率 C.穿过平行玻璃砖后，a、b两束光会相交 D.在该玻璃砖中，a光的传播速度比b光的传播速度大 【解析】由折射光路可知，a光的偏折程度较小，折射率较小，则a光的频 率较小，a光的波长较长，A、B错误；设光在玻璃砖上表面的入射角为i、折射 角为，光在玻璃砖下表面的入射角为'、折射角为'，由几何关系知r=,则由 折射率定义式n==,得=r,说明两束光射出玻璃砖下表面时平行，不会相交， C错误：根据n=可知，在该玻璃砖中，a光的折射率小，所以a光的传播速度比 b光的传播速度大，D正确。 活学活用 [2023杭四检测]直线PP过均匀玻璃球球心O,细光束a、b平行且关于 P,P对称，由空气射入玻璃球的光路如图所示。a、b光相比(A) A. 玻璃球对a光的折射率较小 B.玻璃球对a光的临界角较小 独家授权侵权必究 多学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 C.b光在玻璃球中的传播速度较大 D.b光在玻璃球中的传播时间较短 【解析】由题图知，光通过玻璃球后，b光的偏折角大，则玻璃球对b光的 折射率较大，对a光的折射率较小，故A正确：因为a光的折射率较小，根据 sinC=知，玻璃球对a光的临界角较大，故B错误：因为b光的折射率较大，根 据=知，b光在玻璃球中的传播速度较小，故C错误：b光在玻璃球中通过的路 程较长，传播速度较小，由1=知，b光在玻璃球中的传播时间较长，故D错误。 类型二复色光的全反射问题 例2光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，长为L,其侧截面如图所 示。一束复色光以入射角A从轴心射入光导纤维后分为、b两束单色光，两单 色光在内芯和外套界面多次全反射后从光导纤维另一端射出。已知内芯材料对α 光的折射率为m,真空中的光速为℃。下列说法正确的是(A) A,内芯材料对b光的折射率大于n B.在内芯中，a光的传播速度比b光的传播速度小 C.在内芯中，a光的临界角比b光的临界角小 D.若a光恰好发生全反射，则a光在这段光纤中的传播时间1= 【解析】如图所示，设折射角为a,根据n=,由于a光的折射角大于b光 的折射角，则内芯材料对b光的折射率大于对a光的折射率n,故A正确：根据 n=,由于内芯材料对a光的折射率小于对b光的折射率，则在内芯中a光的传播 速度比b光的传播速度大，故B错误：根据n=，由于内芯材料对a光的折射率 小于对b光的折射率，则在内芯中：光的临界角比b光的临界角大，故C错误： 若a光恰好发生全反射，设a光的临界角为C,有sinC=,则a光在这段光纤中 的传播时间1===，故D错误。 独家授权侵权必究 多学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZXXK.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 活学活用 中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐朝《玄真子·涛之灵》中写道“雨 色映日而为虹”。从物理学的角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反 射形成的，彩虹成因的简化示意图如图所示，其中a、b是两种不同频率的单色 光。下列说法正确的是(C) A.这两种单色光在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定大于b光的传播 速度 B.这两种单色光以相同角度斜射到同一玻璃板且透过平行表面后，b光的 侧移量较大 C.这两种单色光分别照射同一种介质，该介质对光的折射率大于对b光 的折射率 D.这两种单色光以相同的入射角从水中射入空气，若在空气中只能看到一 种光，则这种光一定是a光 【解析】由题图可知，a光的折射角小于b光的折射角，由n=知a光的折 射率大于b光的折射率，根据n=可以确定，在同种玻璃中，a光的传播速度小 于b光的传播速度，故A错误：以相同角度斜射入平行玻璃砖，折射率越大，侧 移量越大，则a光的侧移量较大，故B错误：分别照射同一种介质，该介质对a 光的折射率大于对b光的折射率，C正确：根据siC=,折射率越大，越容易发 生全反射，即以相同的入射角从水中射入空气，若在空气中只能看到一种光，则 这种光一定是b光，D错误。 类型三全反射的综合问题 例3[2023衡水中学检测]北京时间2021年12月9日15：40，“天宫课堂” 第一课正式开讲，中国航天员进行太空授课，其中一项实验是航天员王亚平用注 射器向水球内注入一个气泡，水球里同时出现了两个王老师的倒影。小明想模拟 这个实验，他用折射率为n的透明介质做成内、外半径分别为a和b的空心球， 独家授权侵权必究 多学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 如图所示，当一束平行光射向此球壳时，经球壳外、内表面两次折射后，能进入 空心球壳的入射光的横截面积是(A) A.πa B.元b C.n(b-a) D.π(b+a2 【解析】根据对称性可知，所求光束的截面应是一个圆面，设入射光线AB 为所求光束的临界光线，入射角为，经球壳外表面折射后折射角为，如图所示， 根据折射定律有n=:在E点正好发生全反射，又有sinC=,由正弦定理有==， 由几何关系有R=b sin i,联立解得R=a,则能进入空心球壳的入射光的横截面 积是S=πR2=π2，故选A。 活学活用 如图所示，一小孩在河水清澈的河面上以1ms的速度游泳。t=0时刻，他 看到自己正下方的河底有一个小石块：1=3s时，他恰好看不到小石块了，河水 的折射率n=。下列说法正确的是(C) A.再过3s后，小孩会再次看到河底的小石块 B.前3s内，小孩看到的小石块越来越明亮 C,这条河的深度为m D.1=0时，小孩看到的小石块深度为m 【解析】=3s时，小孩恰好看不到小石块了，说明在此位置从小石块反射 独家授权侵权必究 多学科网书城▣ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 到水面的光发生了全反射，则再过3s后的位置从小石块射到水面的光仍发生全 反射，小孩仍不会看到河底的小石块，选项A错误；前3s内，从小石块反射到 水面的光的折射光逐渐减弱，反射光逐渐增强，可知小孩看到的小石块越来越暗， 选项B错误：由于sinC==,则tanC=,由几何关系可知水深h==m=m, 选项C正确：t=0时，小孩看到的小石块深度为h'==m,选项D错误。 本课点睛（教师用书独有） 光的色散遵循的规律 颜色 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 频率 低→高 折射时的偏折程度 小一大 通过棱镜后的偏折角 小→大 同一介质中的折射率 小→大 同一介质中的传播速度 大一小 同一介质中波长 大一小 同一介质中全反射临界角 大一小 温馨说明：课后请完成高效作业26 ·独家授权侵权必究