2012届高三物理一轮复习导学案
十四、光学(1)
【课题】光的折射 全反射现象
【目标】
1、了解光的折射现象,理解光的折射定律。
2、了解光的全反射现象,掌握全反射的重要条件和应用。
【导入】
一、光的折射定律
折射光线在入射光线和法线所在的平面上,折射光线和入射光线分居在法线两侧,入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数sini/sinr=n。
二、折射率
1、光从真空射入某种介质时,入射角的正弦跟折射角的正弦之比n=sini/sinr
2、折射率等于光在真空中的速度c 跟光在这种介质中的速度v之比,n= c/v.
三、全反射
1、当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时,折射光完全消失,只剩下反射光,这种现象叫做全反射。
2、全反射临界角:光从光密介质射向光疏介质,当折射角变为90°时的入射角叫临界角;光从折射率为n的介质射向真空时临界角的计算公式:sinA=1/n。
四、光导纤维
利用光的全反射,可制成光导纤维。光从光导纤维一端射入后,在传播过程中经过多次全反射,最终从另一端射出。由于发生的是全反射,因此传播过程中的能量损耗非常小。用光导纤维传输信息,既经济又快捷。
【导研】
[例1] 单色光在真空中的传播速度是c,波长为λ0,在水中的传播速度是v,波长为λ,水对这种单色光的折射率为n。当这束单色光从空气斜射入水中时,入射角为θ1,折射角为θ2,下列说法中正确的是( )
A.v= B.
C.v=cn λ=λ0 D.
[例2] 一束光从空气射向折射率为 的一种玻璃表面,其入射角为 i ,下列说法正确的是( )
A.i>450时,会发生全反射 B.增大入射角i ,折射角会大于450
C.欲使折射角r=300,则 i 应为600
D.当i=arctan 时,反射光线恰好与折射光线垂直
[例3](2010?重庆?20)如题20图所示,空气中有一折射率为 的玻璃柱体,其横截而是圆心角为90o,、半径为R的扇形OAB、一束平行光平行于横截面,以45o入射角射到OA上,OB不透光,若考虑首次入射到圆弧AB上的光,则AB弧上有光透出的部分的弧长为( )
A. 1/6 R B. 1/4 R
C. 1/3 R D. 5/12 R
[例4](通州市2008届高三第四次调研测试)光纤通信是一种现代化的通讯工具,为了研究问题的方便,我们将光导纤维简化为一根长直的玻璃管,如图所示为玻璃管沿轴线的横截面,若光从左端以与端面成300入射,玻璃管长为L,折射率为n= ,已知光在真空中的传播速度为c.
(1)通过计算分析光能否从玻璃管的侧面射出;
(2)求出光通过玻璃管所需的时间.
[例5] (江苏省拼茶中学2008届高三物理五月份模拟试卷)如图直角三角形ABC,角A=300,BC=2cm,n= ,平行光与AB平行射向AC,在BC的右侧有光屏P,P与BC平行,在光屏上有一光带.
(1)作出在P上形成光带的光路。
(2)屏离BC之距多大,可使连续光带最宽。
[例6](1)(2008年高考物理模拟试卷)如图所示,将刻度尺直立在装满某种透明液体的宽口瓶中(液体未漏出),从刻度尺上A、B两点射出的光线AC和BC在C点被折射和反射后都沿直线CD传播,已知刻度尺上相邻两根长刻度线间的距离为1 cm,刻度尺右边缘与宽口瓶右内壁间的距离d=2.5 cm,由此可知,瓶内液体的折射率n= (可保留根号).
(2)(南京市2008届高三第一次模拟考试)如图所示,某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率.在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线,并让入射光线过圆心O,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,连接O P3.图中MN为分界面,虚线半圆与玻璃砖对称,B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点,AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点. 设AB的长度为l1,AO的长度为l2,CD的长度为l3,DO的长度为l4,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量 (用上述给出量的字母表示),则玻璃砖的折射率可表示为 .
【导练】
1、太阳光照射在平坦的大沙漠上,我们在沙漠中向前看去,发现前方某处射来亮光,好像太阳光从远处水面反射来的一样,我们认为前方有水。但走到该处仍是干燥的沙漠,这现象在夏天城市中太阳光照射沥青路面时也能观察到。对这种现象正确的解释是( )
A.越靠近地面,空气的折射率越大 B.这是光的干涉形成的
C.越靠近地面,空气的折射率越小 D.这是光的衍射形成的
2、(2010?全国卷Ⅱ?20)频率不同的两束单色光1和2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路如右图所示,下列说法正确的是( )
A.单色光1的波长小于单色光2的波长
B.在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2 的传播速度
C.单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间
D.单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角
3、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向返回,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成的,如图所示,反光膜内均匀分布着直径为10μm的细玻璃珠,所用玻璃的折射率为 ,为使入射的车灯光线经玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光线平行,那么第一次入射的入射角应是( )
A.15° B.30° C.45° D.60°
4、(2008年苏、锡、常、镇四市调查二)一复色光中只含有 a 、 b 两种单色光,在真空中a光的波长大于b光的波长.
①在真空中,a光的速度 ▲ (选填“大于”、“等于”或“小于”)b光的速度.
②若用此复色光通过玻璃半球且经球心O射向空气时,下列四个光路图中可能符合实际情况的是 ▲ .
5、(福建省龙岩二中2010届高三摸底考试)如图所示,一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上,已知棱镜的折射率为1.4,则这束光进入棱镜后的光路图应为下面四个图中的 ( )
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