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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 光的折射學(xué)案
一、知識(shí)點(diǎn)梳理
1. 光的反射定律:光從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)的分界面時(shí)發(fā)生反射。反射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi),反射光線與入射光分別位于法線的兩側(cè)。
2. 光的折射現(xiàn)象,光的折射定律:折射光線與入射光線、法線處于同一平面內(nèi),折射光線與入射光線分別位于法線兩側(cè),入射角的正弦與折射角的正弦成正比。
Ⅰ
Ⅱ
注意兩角三線的含義
折射率 (光線從介質(zhì)Ⅰ——介質(zhì)Ⅱ)
折射現(xiàn)象的光路可逆性
3.折射率:入射角的正弦與折射角的正弦的比。
(1)折射率的物理意義:表示介質(zhì)折射光的本領(lǐng)大小的物理量
(2)折射率大小的決定因素——介質(zhì)、光源(頻率)
在其它介質(zhì)中的速度,式中n為介質(zhì)的折射率,n>1,故v
υ2
C. υ1 < υ2
D. 無(wú)法確定
11.兩束不同頻率的單色光a、b從空氣射入水中,發(fā)生了圖2所示的折射現(xiàn)象(>)。下列結(jié)論中正確的是( )
A.光束b的頻率比光束a低
B.在水中的傳播速度,光束a比光束b小
C.水對(duì)光束a的折射率比水對(duì)光束b的折射率小
D.若光束從水中射向空氣,則光束b的臨界角比光束a的 臨界角大
12.abc為一全反射棱鏡,它的主截面是等腰直角三角形,如圖所示,一束白光垂直入射到ac面上,在ab面上發(fā)生全反射,若光線入射點(diǎn)O的位置保持不變,改變光線的入射方向(不考慮自bc面反射的光線)( )
A.使入射光按圖中的順時(shí)針?lè)较蛑饾u偏轉(zhuǎn),如果有色光射出ab面,則紅光首先射出
B.使入射光按圖中的順時(shí)針?lè)较蛑饾u偏轉(zhuǎn),如果有色光射出ab面,則紫光首先射出
C.使入射光按圖中所示的逆時(shí)針?lè)较蛑饾u偏轉(zhuǎn),紅光將首先射出ab面
D.使入射光按圖中所示的逆時(shí)針?lè)较蛑饾u偏轉(zhuǎn),紫 光將首先射出ab面
13.現(xiàn)在高速公路上的標(biāo)志牌都用“回歸反光膜”制成,夜間行車時(shí),它能把車燈射出的
光逆向返回,標(biāo)志牌上的字特別醒目。這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制成的,如圖所示,反光膜內(nèi)均勻分布著直徑為10μm的細(xì)玻璃珠,所用玻璃的折射率為,為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光線平行,那么第一次入射的入射角應(yīng)是( )
A.15 B.30
C.45 D.60
14.光導(dǎo)纖維在信息傳遞方面有很多應(yīng)用,利用光導(dǎo)纖維進(jìn)行光纖通信所依據(jù)的原理是( )
A.光的折射 B.光的全反射 C.光的干涉 D.光的色散
15.圖中ABCD是一個(gè)用折射率n=2.4的透明介質(zhì)做成的四棱柱鏡.圖中所示其橫截面,∠A=∠C=90,∠B=60,AB>BC.現(xiàn)有平行光線垂直入射到棱鏡的AB面上,如圖所示,若每個(gè)面上的 反射都有不能忽略,求出射光線,要求
(1)畫(huà)出所有典型光線 從入射到射出的光路圖(為了圖面簡(jiǎn)潔,表示光線 進(jìn)行方向的箭頭只在棱鏡外面的光線上標(biāo)出即可)
(2)簡(jiǎn)要說(shuō)明所畫(huà)光路的根據(jù),并說(shuō)明每條典型光線只可能從棱鏡表面的哪部分射出.
16.測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中
(1) 某同學(xué)做實(shí)驗(yàn)插針的步驟如下:
A.在表示入射光線的AO上插上大頭針P1和P2
B.通過(guò)玻璃磚觀察P1和P2,調(diào)整視線,直到P1的像被P2的像擋住
C.在觀察一側(cè)插上大頭針P3和P4,并記下P3和 P4的位置。
這位同學(xué)在操作中有什么重要疏漏?
(2) 以通過(guò)P1P2的直線與玻璃磚的交點(diǎn)O為圓心,以某一適當(dāng)長(zhǎng)度R為半徑畫(huà)圓.與OA交于P,于OO′的延長(zhǎng)線交于Q,從P和Q分別做玻璃磚界面的法線NN′的垂線,P′和Q′分別為垂足,如圖17-3-4所示,用刻度尺量得PP′=45mm,QQ′=30mm.求玻璃磚的折射率.
17.半徑為R的玻璃半圓柱體,橫截面如圖所示,圓心為O。兩條平行單色紅光沿截面射向圓柱面方向與底面垂直。光線1的入射點(diǎn)A為圓柱面的頂點(diǎn),光線 2的入射點(diǎn)B,∠AOB=60,已知該玻璃對(duì)紅光的折射率n=。
(1)求兩條光線經(jīng)柱面和底面折射后交點(diǎn)與O點(diǎn)的距離d。
(2)若入射的是單色藍(lán)光,則距離d將比上面求得的結(jié)果大還是小?
答案(1)R/3,(2)小
18.學(xué)校開(kāi)展研究性學(xué)習(xí),某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí),設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器,如圖所示.在一個(gè)圓形木盤(pán)上過(guò)其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF,在半徑OA上垂直圓盤(pán)面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2的位置不變,每次測(cè)量時(shí),讓圓盤(pán)的BFC部分豎直進(jìn)入液體中,而且總使得液面與直徑BC相平,EF為界面的法線,而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像,并在圓周上插上大頭針P3,使P3正好擋住P1、P2.同學(xué)們通過(guò)計(jì)算,預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值。這樣只要根據(jù)P所插的位置,就可直接讀出液體折射率的值.則
(1)若,OP3與OC的夾角為,則P3處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為_(kāi)_______.
(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對(duì)應(yīng)的折射率值大?__________.
(3)作AO的延長(zhǎng)線交圓周于K,K處所對(duì)應(yīng)的折射率的值應(yīng)為_(kāi)________.
19.如圖所示,一條長(zhǎng)度為L(zhǎng)=5.0m的光導(dǎo)纖維用折射率為n=的材料制成。一細(xì)束激光由其左端的中心點(diǎn)以α= 45的入射角射入光導(dǎo)纖維內(nèi),經(jīng)過(guò)一系列全反射后從右端射出。求:
(1)該激光在光導(dǎo)纖維中的速度v是多大?
(2)該激光在光導(dǎo)纖維中傳輸所經(jīng)歷的時(shí)間是多少?
參考答案:
1.D
2.B
3.A
4.D
5.D
6.B
7.B
8.C
9.A
10.B
11.C
12.A
13.D
14.B
15.略
16.(1)疏漏:插針時(shí)應(yīng)使P3擋住P1和P2的像,P4擋住P1、P2、P3的像.
(2)根據(jù)折射定律:
17.(1)R/3, (2)小
18.(1)1.73 (2)P4 (3)1
19.(1)2.12108m/s;(2)2.3610—8s
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