《【高三物理專題總結(jié)】7光的折射及全反射、棱鏡及色散》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《【高三物理專題總結(jié)】7光的折射及全反射、棱鏡及色散（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第 1頁 第 2 講 光的折射及全反射 棱鏡及色散 光的折射及全反射 一 基本概念 1 折射定律 折射光線與入射光線分居法線兩側(cè) 且三線共面 入射角的正弦跟折射角的正弦 成正比 2 折射率 光由真空射入介質(zhì) 如圖 sin sin nirc v 任何介質(zhì)的折射率都大于 1 3 臨界角 如圖 6所示 光從水射入空氣 折射角變成 90 時的入射角 叫做臨界角 C 1 sin v C nc 4 全反射 當(dāng)光線從光密介質(zhì)射到光疏介質(zhì)的界面上時 如果入射角大于或等于臨界角 就會 發(fā)生折射光完全消失 只產(chǎn)生反射的現(xiàn)象 這種現(xiàn)象叫做全反射 5 產(chǎn)生全反射的條件 光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì) 且入射角大于或等于臨界角 6 全發(fā)射的作用 光導(dǎo)纖維 解釋現(xiàn)象 水中氣泡看起來特別亮 海市蜃樓等 例 某水池實際深h 垂直水面往下看 其視深多少 設(shè)水的折射率為n 例 2 水 水晶 金剛石的折射率順次是 n 1 1 33 n 2 1 55 n 3 2 42 那么 這三種介質(zhì)對真空的臨界 角 C 1 C 2 C 3 的大小關(guān)系是 A C 1 C 2 C 3 B C 3 C 2 C 1 C C 2 C 3 C 1 D C 2 C 1 C 3 例 如圖 所示為一立方體玻璃磚 折射率為 2 放在空氣中一束平行光從立方體的上表面斜射 進(jìn)來 入射角 90 a 然后它投射到左端側(cè)面 則 A 無論 a 角多大 該光線都能從這個側(cè)面射出 B 無論 a 角多大 該光線都不能從這個側(cè)面射出 C 只有 45 a 時 該光線才不能從這個側(cè)面射出 第 2頁 二 針對訓(xùn)練 1 光纖通訊是一種現(xiàn)代化通訊手段 光導(dǎo)纖維傳遞光信號的物理原理是 A 光的折射 B 光的衍射 C 光的干涉 D 光的全反射 2 如圖 1 所示 玻璃棱鏡的截面為等腰三角形 頂角 a 為 30 一束光線垂直于 ab 面射入棱鏡 又 從 ac 面射出 出射光線與入射光線之間的夾角為 30 則此棱鏡材料的折射率是 A 3 2 C 3 2 C 3 D 3 3 一束光線從折射率為 1 5 的介質(zhì)玻璃射向空氣 在界面上的入射角為 45 則圖 2 四個光路圖中 正 確的是 4 對水下的潛水員 下列說法正確的是 A 由于全反射 看不到水面上的全部景象 B 能看到水面的面積多大取決于人離水面的深度 C 能看到水面上的全部景象 D 潛水員看到岸邊的樹的位置比實際位置偏低 5 一束光從空氣射向折射率為 2 n 的某種玻璃的表面 如圖所示 i 代表入射角 則 A 當(dāng) 45 i 時會發(fā)生全反射現(xiàn)象 B 無論入射角 i 是多大 折射角 r都不會超過 45 C 欲使折射角 r 30 應(yīng)以 45 i 的角度入射 D 當(dāng)入射角 arctan 2 i 時 反射光線跟折射光線恰好互相垂直 6 把用相同玻璃制成的厚度為 d 的正方體 a 和半徑為 d 的半球體 b 放在報紙上 且讓半球體的凸面 向上 從正上方分別觀察a b 中心處報紙上的字 下面的觀察記錄中正確的是 A a 中的字比b 中的字高 B b 中的字比a 中的字高 C 一樣高 D a 中的字較沒有玻璃時的高 b 中的字和沒有玻璃時的一樣高 第 3頁 三 高考真題 1 2004 年全國理綜 21 發(fā)出白光的細(xì)線光源 ab 長度為 o l 豎直放置 上端 a 恰好在水面以下 如下圖 現(xiàn)考慮線光源 ab 發(fā)出的靠近水面法線 圖中的虛線 的細(xì)光束經(jīng)水面折射后所成的像 由 于水對光有色散作用 若以 1 l 表示紅光成的像的長度 2 l 表示紫光成的像的長度 則 A 120 lll C 210 lll D 210 lll 2 2004 年全國新課程 20 如圖所示 S 為一在xy 平面內(nèi)的點光源 一平面鏡垂直于 xy平面放置 它與xy 平面的交線為MN MN 與x 軸的夾角 30 現(xiàn)保持S 不動 令平面鏡以速度v 沿x 軸正方 向運動 則s 經(jīng)平面鏡所成的像 A 以速度v 沿x 軸正方向運動 B 以速度v沿y 軸正方向運動 C 以速度 1 2 v沿像與S 連線方向向S運動 D 以速度v 沿像與S 連線方向向S運動 3 2002 年新課程 17 如下圖所示 一束光線從折射率為 1 5 的玻璃內(nèi)射向空氣 在界面上的放射 角為 45 下面四個光路圖中 正確的是 4 06 北京卷 16 水的折射率為n 距水面深h 處有一個點光源 岸上的人看到水面被該光源照亮 的圓形區(qū)域的直徑為 A 1 2 tan arcsin h n B 2t a n a r c s i n hn C 1 2 tan arccos h n D 2 cot arccos hn 第 4頁 棱鏡及色散 一 知識分析 1 棱鏡 橫截面為三角形的三棱鏡 常稱為棱鏡 2 棱鏡對光線的作用 讓一束單色光從空氣射向玻璃棱鏡的一個側(cè)面 經(jīng)過兩次折射另一個側(cè)面射 出時 將向棱鏡的底面方的偏折 如圖 1 所示 1 兩次折射后 后來的傳播方向和原來 傳播方向的夾角 即為偏折角 2 在入射角相同的情況下 偏折角度 跟 棱鏡材料的折射率有關(guān) 折射率越大 偏折角越 大 偏折角的大小還與入射角的大小有關(guān) 3 光線通過三棱鏡后向底面偏折 通過三棱鏡看物體 看到的是物體的虛像 向棱鏡的頂角 方向偏移 如圖 2 所示 3 全反射棱鏡 橫截面是等腰直角三角形的棱鏡 它在光學(xué)儀器里 常用來代替平面鏡 改變光的 傳播方向 其能量損失更小 效果更好 如圖 3 a b c 為三種常見光學(xué)效果 說明 圖 c 中 若入射光線和底面AC 平行 則出射光線和底面 AC 也平行 4 光的色散 白光通過三棱鏡后 在光屏上形成紅橙黃綠藍(lán)靛紫的彩色光帶 如圖 4 所示 中間自上而下是橙 黃 綠 藍(lán)色光 5 折射率與光的頻率的關(guān)系 在同一介質(zhì)中 頻率越大的光折射率越當(dāng)各種 色光通過同一介質(zhì)時 紫光折射率大 紅光折射率小 我們平常說的介質(zhì)折 射率是對波長為 0 5893 m的黃光來說的 6 折射率與光速及波長的關(guān)系 當(dāng)光從真空進(jìn)入介質(zhì)時 頻率不足 速度減小 波長減小 sin sin o ic n rv 在同一介質(zhì)中 頻率大的光 速度小 波長短 第 5頁 二 典型例題 例 1 abc 為全反射棱鏡 它的主截面是等直角三角形 如圖 5 甲所示 一束白光垂直射到面上 在ab 面上發(fā) 生全反射 若光線入射點O的位保持不變 改變光線 的入射方向 不考慮自bc 面反射光線 則 A 使入射光線按圖中所示順時針方向逐漸偏轉(zhuǎn) 有 色光射出ab 面 則紅光將首先射出 B 使入射光線按圖中所示順時針方向逐漸偏轉(zhuǎn) 如果有色光射出ab 面 則紫光光將首先射出 C 使入射光線按圖中所示逆時針方向逐漸偏轉(zhuǎn) 則紅光將首先射出ab 面 D 使人射光線按圖中所示逆時針方向逐漸偏轉(zhuǎn) 則紫光將首先射出ab 面 例 2 如圖所示 a b 兩束不同的單色光平行地從空氣射入水中 發(fā)生折射a 則下述結(jié)論正確的 是 A 水對光束a 的折射率較大 B 水中光束b 的速度較小 C 光束a 的頻率較大 D 若從水中射向空氣 光束a 的臨界角較光束b 的臨界角大 三 針對訓(xùn)練 1 一束白光從頂角為 的一邊以比較大的入射角i射入并通過三棱鏡后 在屏P 上可得到彩色光帶 如圖 7 所示 在入射角i逐漸減小到零的過程中 假如屏上的彩郄光先后全部消失 則 A 紅光最先消失 紫光最后消失 B 紫光最先消失 紅光最后消失 C 紫光最先消失 黃光最后消失 D 紅光最先消失 黃光最后消失 2 由 c n v 可知 在同一種介質(zhì)中 紅光的光速 紫光的光速 但各種顏色的光在在真空中光速都是 3 00 10 8 m s 由 1 sinC n 可知 在同一種介質(zhì)中 紅光發(fā)生全反射的臨界角 紫光的臨界角 光是一種電磁波 當(dāng)光從真空進(jìn)入介質(zhì)時 頻率不變 速度減小 波長變短 由 sin sin ic n rv O 分別為光在真空中和介質(zhì)中的波長 可知 在同一種介質(zhì)中 頻率 較高的光速率較 波長較 第 6頁 3 紫光由折射率為n 的棱鏡進(jìn)入空氣 則下述結(jié)論正確的是 A 頻率為原來的n 倍 波長為原來的 1 n B 波長為原來的n 倍 波速為原來的n 倍 C 波速為原來的 1 n 波長為原來的n 倍 D 頻率為原來的 1 n 波長為原來的n 倍 4 如圖 8 所示 OO 是半圓柱形玻璃的對稱面與紙面的交線 在圖內(nèi)有兩細(xì)束與 OO 平行且等距的單 色光 A 和 B 從玻璃磚射出后相交于 OO 下方的 P 點 由此可以得出的結(jié) 論是 A A 光的玻璃磚中的速度比B 光的玻璃磚中的速度小 B 玻璃磚對A 光的波長比B 光的波長短 C B 光的頻率比A 光的頻率小 D B 光的頻率比A 光的頻率小 5 如圖 9 的三棱鏡中 BC 面鍍有反射膜 一束白斜射入AB面 經(jīng)棱鏡 后在屏幕的bc 段形成彩成光帶 則b點顏色是 色 屏幕距棱鏡 AC 面較近且與AC 面平行 6 某各餐光在傳播過程中 下面說法正確的是 A 當(dāng)它的頻率不發(fā)生改變時 一定是在同種介質(zhì)中傳播 B 當(dāng)它的速度由小變大時 一定是從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì) C 當(dāng)它的速度由小變大時 一定是從密度大的介質(zhì)射向密度小的介質(zhì) D 當(dāng)它的波長由長變短時 一定是從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì) 7 平行厚玻璃板放在空氣中 一束復(fù)色光從玻璃板下表面斜向上射入 經(jīng)玻璃板后變成 a b兩束單 色光 如圖 10 所示 比較a b 兩束單色光 則 A 玻璃對a光的折射率較小 B a 光的玻璃中的傳播速度較小 C a 的波長較長 D a 光光子的能量較大 8 如圖 11 半圓形玻璃磚abc O為圓心 c 為圓弧頂點 一束很細(xì)的平行白光束沿cO 射入玻璃磚 保持光的方向不變 而將玻璃磚沿順時針方向繞O點轉(zhuǎn)動 則首先在界面ab 上發(fā)生全反射的應(yīng)是白 光的 A 紅光成價 因為玻璃對紅光折射率較大 B 紅光成份 因為玻璃對紅光折射率較小 C 紫光成價 因為玻璃對紫光折射率較大 D 紫光成價 因為玻璃對紫光折射率較小 第 7頁 四 高考真題 1 06 重慶卷 20 OMN 為玻璃等腰三棱鏡的橫截面 a b 兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡 變色底面MN 在棱鏡而面OM ON 上反射和折射的情況如圖 20 圖所示 由此可知 A 棱鏡內(nèi)a光的傳播速度上b 光的小 B 棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b 光的大 C a 光的頻率比b 光的高 D a 光的波長比b 光的長 2 如 15 空氣中兩條光線 a 和 b 從方框左側(cè)平行射入 其框外光線如圖 1 所示 方框內(nèi)的兩個折 射率n 1 5的玻璃全反射棱鏡 圖 2給出了兩棱鏡位置方式的示意圖 其中能產(chǎn)生圖 1效果的是 3 2004 年招 16 對于某單色光 玻璃的折射率比水的大 則此單色光在玻璃中傳播時 A 其速度比在水中的大 其波長比在水中的長 B 其速度比在水中的大 其波長比在水中的短 C 其速度比在水中的小 其波長比在水中的短 D 其速度比在水中的小 其波長比在水中的長 4 2004 年江蘇物理 9 如圖所示 只含黃光和紫光的復(fù)色光束 PO 沿半徑方向射入空氣中的玻 璃半圓柱后 被分成兩光束OA 和OB 沿如圖所示方向射出 則 A OA 為黃光 OB 為紫光 B OA 為紫光 OB 為黃光 C OA 為黃光 OB 為復(fù)色光 D OA 為紫光 OB 為復(fù)色光 第 8頁 5 09 山東卷 2 一束單色光由左側(cè)射入裝有清水的薄壁圓柱 圖 2 為過軸線的截面圖 調(diào)整入 射角 光線拾好在不和空氣的界面上發(fā)生全反射 已知水的折射率為 4 3 則 的值為多少 圖 2 參考答案 光的折射及全反射 例 1 h n 例 2 A 例 3 B 二 針對訓(xùn)練 1 D 2 D 3 A 4 AB 5 BCD 6 AD 三 高考真題 1 D 2 D 3 B 4 A 棱鏡及色散 二 典型例題 例 1 A 例 2 D 三 針對訓(xùn)練 1 B 2 大 小 大 小 0 小 小 3 B 4 ABC 5 紅 6 CD 7 BD 8 C 四 高考真題 1 ABD 2 B 3 C 4 C 5 7 sin 3