试题-全国-2008_高三物理光的折射人教实验版知识精讲.rar

高三物理光的折射人教实验版知识精讲【本讲教育信息】一.教学内容：光的折射二.具体过程：（一）光的折射定律光线从一种介质进入另一种介质，传播方向发生改变的现象，叫做光的折射，在某种条件下，光全部返回原来的介质中，而不发生折射，这时的反射称为全反射。1.折射定律：折射光线在入射光线和法线决定的平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。2.折射率：光从真空射入某种介质，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做介质的折射率，表示为：。实验证明，介质的折射率等于光在真空中与在该介质中的传播速度之比：。3.两种介质相比较，折射率较大的介质叫做光密介质，折射率较小的介质叫做光疏介质。（二）全反射1.发生全反射的条件为：（1）光线从光密介质射向光疏介质；（2）入射角大于或等于临界角，临界角（当为1时，临界角）。2.光纤又叫光导纤维，是用光密介质制成的纤维状的东西，用来传导光信号。光的折射率：折射率1.折射率是用光线从真空斜射入介质，入射角正弦与折射角正弦之比定义的，由于光路可逆，入射角、折射角随光路可逆而“换位”。因此，在应用时折射率可记忆为，（真空角为真空中光线与法线夹角，介质角为介质中的光线与法线夹角）。2.折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小。3.折射率的大小不仅与介质本身有关，还与折射光的频率有关：同一种介质，对频率大的光折射率大，对频率小的光折射率小。4.同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率不变。【例1】在折射率为n、厚度为d的玻璃平板上方的空气中有一点光源S，从S发出的光线SA以入射角入射到玻璃板上表面，经过玻璃板后从下表面射出，如图所示，若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与玻璃板中的传播时间相等，点光源S到玻璃板上表面的垂直距离l应是多少？解析：设光线在玻璃中的折射角为r，则光线从S到玻璃板上表面的传播距离；光线从S到玻璃板上表面的传播时间，其中c表示空气中的光速。光线在玻璃板中的传播距离，光线在玻璃板中的传播时间，据题意有，由折射定律，解得，。答案：。【例2】一束光穿过介质1、2、3时，光路如图所示，则A.介质1的折射率最大B.介质2是光密介质C.光在介质2中的速度最大D.当入射角由逐渐增大时，在1、2分界面上可能发生全反射解析：由图中所给角度可以看出，介质2相对于1和3应为光疏介质，1相对于3也为光疏介质，故应是介质3折射率最大，由可以判定光在介质2中的速度应最大，由于介质1相对介质2是光密介质，根据全反射的条件，当入射角由逐渐增大并超过临界角时便会发生全反射。答案：CD光涉及双界面时的折射或全反射问题：双界面问题，光路经第二界面是难点，一般首先要用数学知识以及几何知识来确定第二界面上的入射角，然后要考虑光线在第二界面上会不会发生全反射，如果是平行玻璃砖的双界面是不会发生全反射的。【例3】单色细光束射到折射率的透明球的表面，光束在球心的平面内，入射角，研究经折射进入球内后又经内表面反射一次，再经球面折射后的光线，如图所示（图上已画出入射光和出射光）（1）在图上大致画出光线在球内的路径和方法；（2）求入射光与出射光之间的夹角；（3）如果入射的是一束白光，透明球的色散情况与玻璃相仿，问哪种颜色光的角最大，哪种颜色光的角最小？解析：已知入射光和出射光，所以光在三个界面上改变了传播方向，光线在内表面反射时具有对称性，折射光与入射光具有可逆性，由此可作出光路图，再由折射定律分析计算。（1）如图：（2）由折射定律，由几何关系及对称性有：，（3）由于，因此n越大，r越小，越小，所以紫光的最小，红光的最大。答案：（1）如图（2）（3）红光紫光【例4】有一半圆形玻璃砖，玻璃折射率为，AB为其直径，O为圆心，一束宽度恰等于玻璃砖半径的单色平行光垂直于AB从空气射入玻璃砖，其中心光线通过O点，如图所示，则光束中的光线射出玻璃砖时最大的折射角为__________，并画出图中三条光线在玻璃砖内和射出玻璃砖后的光路。解析：设玻璃砖半径为R，由图可以看出，离圆心O越远的光线在玻璃砖圆面上的入射角越大，由知，折射角r越大，距离中心光线为的光线折射角最大。，，所以得，光路图如图所示。答案：光路图见解析。光全反射临界角的运用：1.分析光的全反射、临界角问题的一般思路（1）画出恰好发生全反射的光路。（2）利用几何知识分析线、角关系，找出临界角。（3）以刚好发生全反射的光线为比较对象来判断光路是否发生全反射，从而画出其他光线的光路图。2.分析不同色光折射问题时（1）应从折射率大小关系入手，根据折射定律，正确画出各色光的折射示意图是判断此类问题的基础，同时也便于观察二次折射（或反射）的入射角。（2）正确推导在同一种介质中各色光的临界角的关系，是解决此类问题的关键。【例5】如