发布时间 : 星期日 文章2020版高考物理一轮复习第14章第3节光的折射全反射光的色散教学案新人教版更新完毕开始阅读00c29bc60a4e767f5acfa1c7aa00b52acec79c31
①白光为复色光；
②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大； ③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢。 [判断正误]
(1)光从空气射入玻璃时，只要入射角足够大就可能发生全反射。
(2)光纤通信利用了全反射的原理。
(×) (√)
(3)晚上，在池水中同一深度的两点光源分别发出红光和蓝光，蓝光光源看起来浅一些。
(√)
考法1 全反射现象理解
1．(多选)水下一点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，如图所示，水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出，Ⅱ区域只有a光射出。下列判断正确的是( )
A．a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角小 B．在真空中，a光的波长大于b光的波长 C．水对a光的折射率大于对b光的折射率 D．水下b光不能射到图中Ⅱ区域
E．水下a、b光能射到图中Ⅱ区域以外区域
1
ABE [根据题述，b光发生全反射的临界角较小，由sin C＝，可知水对b光的折射率
n较大，对a光的折射率较小，a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光折射角小，选项A正确，C错误；由折射率随光的频率的增大而增大可知，a光的频率较小，波长较长，选项B正确；水下b光能射到题图中Ⅱ区域，由于在题图中Ⅱ区域发生了全反射，Ⅱ区域只有a光射出，选项D错误；水下a、b光能射到图中Ⅱ区域以外区域，由于发生了全反射，不能射出水面，选项E正确。]
考法2 全反射的计算 折射定律与全反射的综合应用
2．截面为矩形的透明材料ABCD，P、Q分别为AB、AD上的两点，已知A、P距离为a，A、
Q距离为2a，现有一细束光线从P点以某一入射角θ(未知)射入该材料，经折射后到达Q点，
且在Q点刚好能发生全反射。
(1)求材料的折射率n；
(2)改变光线从AB面P点射入时的入射角，求光线从AD边射出的区域长度。
sin θ1
解析：(1)在AB面上折射时，设对应的入射角为θ1，折射角为r1，由折射定律得n＝ sin r1
AP由几何关系有sin r1＝
AP＝ PQAP＋AQ22
又在Q点刚好发生全反射，设临界角为C，有r1＋C＝90° 1
又sin C＝ n联立解得n＝
5。 2
(2)分析知Q点即为射出区域的最下边的点，而当AB面射入时的入射角趋于90°时，设对应光线射到M点，即为射出区域的最上边的点。此时在AB边上对应的折射角为C AM＝APcot C
故区域长度MQ＝AQ－AM 3a解得MQ＝。
2答案：(1)53a (2) 22
3．如图所示，水面下方有一个点光源S，在水面上有一艘截面可看成长方形的船，船的最左端到光源的水平距离为l，已知从距船处的水面射出的光线恰好照亮
2船头标志物A，此束光线到达A之前在水中和空气中传播的时间之比为2∶1，若船后退，则水面恰好出现完
2整的圆形透光区域，不考虑光线的多次反射，试求：
(1)水的折射率n；
ll
(2)船露出水面的高度h。
解析：(1)设SO＝x1，OA＝x2，光在水中的传播速度为v，在空气中的传播速度为c，根据题意知∶＝2
又根据n＝ 解得n·＝2
x1x2vccvx1x2
?l/2???sin θ1?x2?x1
根据折射定律知n＝＝＝
sin θ2?l/2?x2
?x1???
解得n＝2。
1l3l(2)由于sin C＝，可知C＝45°，所以光源S所处的深度h′＝l＋＝
n22由几何知识可知x1＝?l?＋?3l?＝10l
?2??2?2????
22
x1n5
根据n·＝2，可知x2＝x1＝l
x222
解得h＝x22－??＝l。 2
?l???
2
答案：(1)2 (2)l 4.(2018·全国卷Ⅱ)如图所示，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝60°。一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点。不计多次反射。
(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角；
(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？
解析：(1)光线在BC面上折射，由折射定律有sin i1＝nsin r1
式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角。光线在AC面上发生全反射，由反射定律有
i2＝r2 ②
式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角。
光线在AB面上发生折射，由折射定律有
nsin i3＝sin r3 ③
式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角。 由几何关系得
i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30° ④
F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3)
由①②③④⑤式得 δ＝60°。
⑥
(2)光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有
nsin i2≥nsin C>nsin i3
式中C是全反射临界角，满足
⑦
nsin C＝1 ⑧
由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为 23
≤n<2。 3
23
答案：(1)60° (2)≤n＜2
3
考法3 光的色散
5．(多选)如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带。下列说法中正确的是( )
⑨
A．a侧是红光，b侧是紫光
B．在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长 C．三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率 D．在三棱镜中a侧光的速率比b侧光小 E．在三棱镜中a、b两侧光的速率相同
BCD [由题图可以看出，a侧光偏折得较大，三棱镜对a侧光的折射率较大，所以a侧光