微专题4 光的折射和全反射-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册同步辅导与测试(人教版)

针对训练 3.解析四个远项的光路图如图所示： B 可知B项正确， 答案B 4.解析激光束发生弯曲是因为光在水柱与空气界面上发生全反 射，就像光导纤雏一样，A错误，B正确：仅改用折射率更大的液 体，根据sinC=刀，则临界角较小，激光来仍可在液体流中发生 全反射，能完全被限制在液体流内，C错误；根据口=￡可知，激光 71 在水中的传播速度小于其在空气中的传播速度，D错误， 答案B 5.解析光在光纤内芯中发生全反射，内芯的折射率比外套的大， 折射率与临界角的关系为如C,则n=C0≈1.5 答案大1.5 素养演练·提升技能 1.解析因为水的折射率为1.33，酒精的折射率为1.36，所以水对 酒精来说是光疏介质，故A错，B对：由=斤可知，光在光密介 质中的传播速度较小，故C错，D对. 答案BD 2.解析由图(b)可知，当0=53时发生全反射，则全反射临界角为 C-3,由会反特临界角公式mC=日，得m=哥，故选项Λ 正确 答案A 3.解析已知入射角i=45°，折射角r=30°，则此介质的折射率为 n=sin i=sin 45 n,n30=E,A,B错误：光从真空斜射向某种介质的表 面，是从光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，C错误：全反 射时有mC日-号，所以光介质会反射的临界角C=5,D 正确， 答案D 4,解析用C表示临界角，则有siC-】,则光在玻璃管中的传播 速度为=￡，光在沿玻璃管轴线的方向上做匀速传播，所用时 间为t=一 L L ucs/元-C)usin Cc.故A正确. c 答案A 5.解析(1)由题图知入射角0=30°，折射角0，=45°， w品 (2)若发生会反射，入射角C应满足sinC=1 C=45° 亮斑半径R=Htan C=H,亮斑面积S=πH 答案(1)E(2)πH 微专题4光的折射和全反射 类型1 探究归纳 [典例1]解析(1)由题意知入射角0=60°， 反射角a=60°，折射角0=180°-60°-90°=人八 30°，折射光路如图所示. 0 ea-品品-0g-g 折 根据n=C 得v=￡=3.0X108 m/s≈1.7×108m/s. sin sin (3)根据n= sin 0 ,得sin0,= 将sin01=sin45°= √2 且n=代入上式，可求得 2 √6 sin 0,= 6 (4)折射率不会发生变化，折射率由介质和入射光的颜率决定，跟 入射角的大小无关， 答案见解析 针对训练 1.解析(1)光路图如图所示 (2)设光线在AB面的折射角为0。，折射光线 sin 与OD的夹角为C,则n= sin 由题意可知，光线在BF面恰好发生全反射sinC- 由图可知，0十C=90 联立以上各式解得=2 C 又n= 可解得=6X10m/s 答案（1)图见解析2)5×10m/S 类型2 探究归纳 [典例2]解析(1)设该单色光在玻璃砖中发生全反射的临界角 为C,则有 1 n=sin C 解得sinC-子 (2)该单色光射到玻璃砖的平面上时的入射角均为i=45°，sin45 >sinC,则单色光在玻璃砖内射到平面上时会发生全反射，其光 路图如图所示 AP M 459 由几何关系得单色光在玻璃砖内传播的距离为x一4√2R十2R 传播速度为一 = 3 该单色光在玻璃砖内传播的时间为 ÷-20E÷10R 3c 答案(1)3(2)(202+10)R 3c 针对训练 2.解析如图所示，为光线在玻璃球内的光路 图.A、C为折射点，B为反射点，作OD平行于 入射光线，故∠AOD=∠COD=60°，所以 ∠OAB=30,玻璃的折射率n=sin60 60 sin 30 =√3， 故C正确， 答案C 3.解析(1)设光在介质中发生全反射时的临界角为∠1，作出光路 图如图所示 2 G sin∠1-1 n 加∠1-8器-号 解得∠1=45°，n=√2 由新射率与逸度的关系1=台 解得=号。 (2)由几何关系知，EF与AB平行，则 ∠3=90°-∠EFC=90°-∠A=30° 根据折射定律有 sin 0 -sin/3 解得0=45 答案9 。(2)45° 素养演练·提升技能 1,解析光在I和Ⅱ两介质的界面上发生了全反射，说明I的折射 率小于Ⅱ的折射率，即1<：光射向Ⅱ和Ⅲ两介质界面时发生 了折射，而且折射角大于入射角，说明Ⅱ的折射率大于Ⅲ的折射 率，即>：介质I与Ⅲ相比较，介质I的折射率小于介质Ⅲ的 折射率，即有n1<n,所以有2>n>m1,根据光在这三种介质中 的速率公式=C得知，光速与折射率成反比，则>>， 答案B 2.解析光从光密介质射向光疏介质时才可能 发生全反射，因此光在A点由空气进入介质 球时，肯定不能发生全反射，如图，对于球上 任意一点，球面法线一定过球心O,设r为光 从A点射入时的折射角，则r和'为等腰三 角形的两底角，因此有=下，根据折射定律 ”-册得nr=”,即随着i的增大， D r增大，但显然r不可能大于临界角C,故也不可能大于临界角， 即光从B点射出时，也不可能发生全反射，在B点的反射光射向 D点，同样在D,点也不会发生全反射，故C,D正确 答案CD 3.解析当入射光从M点射入时的入射角 为60，则可得6心-子=血30，所成 M 折射角为30°，根据几何关系可知此时在A AC边的入射角为60°，则因为此时是从玻璃射至空气，可知 sin60×n=三>1，此时老在AC边上发生金反射，反村光从BC 边垂直射出：可作出光路图如图所示，根据几何关系得光在该玻 璃中运动的路程为一。+。=子®，光在流璃专中的传精 速度为=合-，则光在该玻璃砖中的传譜时同为！=三一 。3a_9a,故选项D正确， 4c 3c 答案D 4.解析(1)由题意可知，光线射向AC面恰 好发生全反射，反射光线垂直于BC面射 P 出，光路图如图所示， 、0: B 设光线在透明物质Ⅱ中发生全反射的临界 角为C,在M点刚好发生全反射， Q 由几何关系可知C=60 M 2 由sinC-1 ny 解得n,-2 3 (2)透明物质I中光速 光在透明物质I中传播用时 4=R-③R 1 c 透明物质Ⅱ中光速功无=。 24 由几何关系知OM=OA=R MC-AC-AM-4R-/R-R 3 3 所以MQ-MCos30=尽 光在透明物质Ⅱ中传播用时 :-OM+MQ_3R_3R 2vo 则光从P传到Q所用时间 =4+4-28R C 答案(1)2 3 (2)23R c 3光的干涉 必备知识·自主梳理 一、1.托马斯·杨2.(1)相同于涉(2)明暗相间(3)偶数 整数亮条纹奇数相互削弱(4)波 三、1.薄膜2.厚度光程差加强削弱 即学即用 1.(1)×(2)×(3)/(4)×(5)×(6)×2.暗条纹 3.两只手电筒射出的两束光为非相干光，因此无法产生干涉现象 关键能力·合作探究 要点1 (1)提示：光线照到两狭缝上，两狭缝成为振动情况完全相同的 光源. (2)提示：以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色于涉条纹 探究归纳 「典例1]解析两束光能发生干涉的条件之一是颜率相等，利用 双缝将一束光分成能够发生干涉的两束光，在屏上形成干涉条 纹，但分别用红色滤光片和绿色滤光片挡住两条缝后，红光和绿 光颜率不相等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，但屏 上仍会有光亮，故C正确 答案C 针对训练 1.解析双缝千涉中单缝的作用是获得线光源，而线光源可以看成 是由许多个点光源沿一条线排列组成的，这里观察不到光的干涉 现象是由于单缝太宽，得不到线光源，故远项B正确 答案B 2.解析P点恰好出现亮条纹，说明P点到双缝的光程差等于波长 入的整数倍，改用波长为2λ的平行单色光照射双缝，P,点到双缝 的路程差不一定等于波长2入的整数倍，选项A、B错误.改用波长 为令的平行单色光照射，P点到两缝的光程羞一定等于波长合 的整数倍，P点处一定出现亮条纹，远项D错误，C正确 答案C 要点2 提示：因为屏上不同位置到双缝的距离差不同，产生的条纹不同， 探究归纳 典例2]解析如图所示，双缝S1、S2到光屏 上任意一，点P的光程之差△r=SS',当△7 等于单色光波长的整数倍时，由S,和S,发出 的光在P点互相加强，P,点出现亮条纹；当△r 等于单色光半个波长的奇数倍时，由S1和S2 发出的光在P点互相抵消，出现暗条纹， 3物理·选择性必修第一册 素养演练·提升技能 达标训练素养提高 1.(多选)下列说法正确的是 ( ):4.光纤通信是一种现代化 A.因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光 的通信手段，它可以为 密介质 客户提供大容量、高速 端 面 面 B.因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水： 度、高质量的通信服务，为了研究问题方便，我 对酒精来说是光疏介质 们将光导纤维简化为一根长直玻璃管，如图所 C.同一束光，在光密介质中的传播速度较大 示.设此玻璃管长为L,折射率为n.已知从玻璃 D.同一束光，在光密介质中的传播速度较小 管左端面射入玻璃内的光线在玻璃管的侧面上 2.为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制： 恰好能发生全反射，最后从玻璃管的右端面射 成半圆柱形，横截面如图(a)所示.一束激光由真空 出.设光在真空中的传播速度为c,则光通过此 沿半圆柱体的径向射入，与过O点的法线成0角. 段玻璃管所需的时间为 ( CD为光传感器，用以探测光的强度.从AB面反 A.nL B.L c2 C nl D.aL 射回来的光的强度随0角变化的情况如图(b)所 示.已知sin53°=0.8，该材料的折射率为( )5.一足够大的水池内盛有某种 反射光强度 透明液体，液体的深度为H, ------ 在水池的底部放一点光源S, 其中一条光线以30°入射角 射到液体与空气的界面上， 539 它的反射光线与折射光线的 (a) (b) 夹角为105°，如图所示.求： A C.√2 D.√3 (1)液体的折射率； (2)液体表面亮斑的面积. 3.如图所示，一束单色光从真 空斜射向某种介质的表面， 45 真空 入射角i=45°，折射角r= 介质 30°，则 ( 30 A.此介质的折射率等于1.5 k此介发的折率等于方 C.i大于45时会发生全反射现象 D.此介质全反射的临界角为45 温馨提示 请做课时分层检测（十九） 微专题4 光的折射和全反射 关键能力·合作探究 讲练设计探究重点 类型1折射率与光速、波长、频率间的关系 探究归纳 空中的入射角，2为某介质中的折射角).根据 光路可逆原理，入射角、折射角是可以随光路的 1.正确、灵活地理解、应用折射率公式 逆向而“换位”的.我们可以这样来理解、记忆： 教材中给出的折射率公式为m=s0(0,为真： sin0(空)l_sin0(介) sin02 n= sin02(介)nsin02(空) 98 第四章光 2.光的折射率与光速、频率、波长关系的综合分析 先由折射光路判断光的折射角大小关系，进而 针对训练 得出光的频率关系，然后再根据n=二和入=S1,用某种透明材料制成的一块 0 柱体形棱镜的水平截面图如 判断出光速、波长的关系。 0 (1)折射率与光的频率的关系：在同一介质中， 图所示，圆心为O,FD为} 频率越大的光折射率越大，当各种色光通过同： 圆周.光线以入射角01=60°射到棱镜AB面， 一介质时，紫光折射率最大，红光折射率最小. 经折射后，光线到达BF面上的O点并恰好不 (2)折射率与光速及波长的关系：当光从真空进： 从BF面射出. 人介质时，频率不变，速度减小，波长减小，： (1)画出光路图； sin (2)求该棱镜的折射率n和光线在棱镜中传播 sin 02 入 的速度大小v(光在真空中的传播速度c=3.0 [典例1]光线以60°的入射角从空气射人玻璃： ×108m/s). 中，折射光线与反射光线恰好垂直（真空中的光 速c=3.0×108m/s). (1)画出折射光路图； (2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播 速度； (3)当入射角变为45°时，折射角等于多大？（用 正弦值表示) (4)当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否 变化？说明理由， [听课记录] 类型2光的折射和全反射的综合问题 探究归纳 (3)当发生全反射时，仍遵循光的反射定律和光 路可逆性， 1.解决光的折射问题的常规思路 :[典例2]如图所示，一透明 (1)根据题意画出正确的光路图， 玻璃砖横截面的上半部分 (2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，： 是半径为R的半圆，下半部 M 要注意入射角、折射角均是光线与法线的夹角.： 分是边长为2R的正方形， R45 A RO B (3)利用折射定律、折射率公式列式求解. 在玻璃砖的左侧距离为R 2.有关全反射定律的应用技巧 处，有一和玻璃砖侧面平行 (1)首先判断是否为光从光密介质进入光疏介： 的足够大的光屏.一束单色 D C 质，如果是，下一步就要再利用入射角和临界角： 光沿图示方向从光屏上的P点射出，从M点射 的关系进一步判断，如果不是则直接应用折射； 入玻璃砖.恰好经过半圆部分的圆心O,且 定律解题即可. ∠MOA=45°，已知玻璃砖对该单色光的折射率 (2)分析光的全反射时，根据临界条件找出临界： 状态是解决这类题目的关键. ，光在真空中的传插速度为c求 ns 99 物理·选择性必修第一册 (1)该单色光在玻璃砖中发生全反射的临界角：3.如图所示，某种透明介质的 的正弦值； 截面图由直角三角形AOC (2)从M点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖，： 和圆心为O、半径为R的四 该单色光在玻璃砖内传播的时间. 分之一圆OBC组成，其中 [听课记录] ∠A=60°.一束单色光从D 点垂直AB面射入透明介质中，射到圆弧BC上 时恰好发生全反射.己知D点与O点之间的距 离为R,光在真空中的传播速度为6，求： (1)单色光在介质中的传播速度； (2)单色光第一次射出介质时的折射角0. 针对训练 2.现在高速公路上的标志牌都 用“回归反光膜”制成，夜间行 车时，它能把车灯射出的光逆 .60 向返回，所以标志牌上的字特 别醒目.这种“回归反光膜”是 用球体反射元件制作的.如图所示，一束单色光射： 入一玻璃球体，入射角为60°.已知光线在玻璃球： 内经一次反射后，再次折射回到空气中时与人射： 光线平行.此玻璃的折射率为 A.√2 B.1.5 C.√3 D.2 素养演练·提升技能 达标训练素养提高 1.三种透明介质叠放在一 外射出时将发生全反射 起，且相互平行，一束光 C.无论i多大，在A点都不会发生全反射 在I和两介质的界面上 D.无论i多大，光从球内向外射出时，都不会发 发生了全反射后，射向Ⅱ 生全反射 和Ⅲ两介质界面，发生折 3.如图所示是截面为直 B 射，如图所示.设定光在这三种介质中的速率分别： 角三角形ABC的玻璃 M 是2、3，则它们的大小关系是 A.1>2>3 B.01>3>v2 砖，其中∠A=30°，一 C.o1<v2<3 D.2>1>3 束光线从AB面的中点M平行于底边AC射 2.(多选)如图所示，一束光由空 入玻璃砖，已知AC=2a,光在玻璃中的折射率 气射到透明介质球的A点，入 A n=√，真空中光速为c,则光在该玻璃砖中的 射角为i,则 () A.当i足够大时，在A点将发 传播时间为 生全反射 A.③ B.当i足够大时，光从球内向 2c 100 第四章光 C.33a (1)透明物质Ⅱ对该光的折射率2； 4c n (2)光从P传到Q所用时间t. 4.某种光学元件由两种不同 透明物质I和Ⅱ制成，其 横截面如图所示，O为AB 30° B 中点，∠BAC=30°，半圆 形透明物质I的半径为 C R,一束光线在纸面内从半 圆面上的P点沿PO方向射入，折射至AC面 时恰好发生全反射，再从BC边上的Q点垂直 射出BC边，已知透明物质I对该光的折射率 温馨提示 请做课时分层检测（二十） 为1=3，透明物质Ⅱ对该光的折射率为2， 真空中光速为c,求：（结果可用根式表示） 光的千涉 3 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.通过实验观察认识光的干涉现象，知道从光的干涉现象 说明光是一种波， 2.掌握光的双缝干涉现象的产生，出现亮、暗条纹的位置. 1.与机械波的干涉进行比较。 3.知道产生干涉条纹的条件，能进行干涉条纹间距的 2.通过干涉图样的观察，体会物理现象之美。 计算 4.知道薄膜干涉现象以及相关的应用. 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 一、光的双缝干涉 二、干涉条纹和光的波长之间的关系 1.物理史实 1.推导过程 1801年，英国物理学家 成功地完成： 如图所示，单色光 了光的干涉实验，有力地证明了光是一种波. 波长为入，两缝中心 2.双缝干涉实验 单色光S, 间距为d,双缝到 (1)实验过程：让一束单色光投射到一个有两条： →d0 屏的距离OP。=1, 狭缝S1和S2的挡板上，两狭缝相距很近，两狭 S2 M 缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方 设屏上的一点P1 挡板 向总是 的，这两个波源发出的光在挡板 距离P。为x,两缝 屏 后面的空间互相叠加，发生 现象 到P1的距离分别 (2)实验现象：在挡板后面的屏上得到 为r1和r2: 的条纹 在线段P1S2上作P1M=P1S1,于是，S2M= (3)现象解释：狭缝S1和S2相当于两个频率、： r2一r1.由于两缝之间的距离d远远小于缝到 相位和振动方向相同的波源，当两个光源与屏 屏的距离1，所以，能够认为△S1S2M是直角三 上某点的距离之差等于半波长的 倍时 角形.根据三角函数的关系有 (即恰好等于波长的 倍时)，两列光波在： r2-r1=dsin 0 这点相互加强，这里出现 ;当两个光源与 另一方面 屏上某点的距离之差等于半波长的 倍 x=ltan0≈lsin0 时，两列光波在这点 ,这里出现暗 条纹 消去sin0,有 (4)实验结论：光是一种 r-r=d号 101