发布时间 : 星期日 文章2020年高考物理二轮复习专题讲义：光学专题 094.光的折射更新完毕开始阅读f65c6288842458fb770bf78a6529647d2628341e
光的折射
1.折射定律
(1)内容：如图1所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比.
sin θ1
(2)表达式：＝n.
sin θ2
(3)在光的折射现象中，光路是可逆的. 2.折射率
(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量. sin θ1
(2)定义式：n＝. sin θ2
c
(3)计算公式：n＝v，因为v (4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角. 3.折射率的理解 (1)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关. (2)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质. (3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小. 一、光的折射定律 （1）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的两侧， （2）入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数 sini?n sin?折射定律的各种表达形式： n?sin?1?c?1 (θ1为入、折射角中的较大者。) sin?2vsinC0在光的折射现象中，光路也是可逆的。 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 sin?（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、通过平行玻璃砖的光线 当光线从玻璃砖上表面入射，从下表面射出时，其特点是： ⑴光线通过平行玻璃砖后的出射光线和入射光线平行且有侧向位移。侧向位移的大小跟平行玻璃砖的厚度及入射角、折射率有关。 ⑵各种色光在第一次入射时发生色散（第二次折射不再色散）； i r 1 δ d ⑶射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关； ⑷可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。 四、 通过棱镜的光线 （1）光线通过三棱镜两次向底面偏折，通过三棱镜所成的像向顶角偏移， 偏折角度θ跟棱镜材料的折射率有关，折射率越大，偏折角度越大.偏折角度θ还跟入射角的大小有关系. （2）白光通过三棱镜后产生色散现象， （3）全反射棱镜是横截面成等腰直角三角形的三棱镜。 A A A θ 45B C 45B B 光线通过棱镜后 C C 向底面偏折 甲 乙 全反射棱镜 1（2）（本题4分）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 P1 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 P2 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、 A B 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 O 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、M D D点． 设AB的长度为l，AO的长度为l，CD的长度为l，DO的长度为l， 1 2 3 4 N C P3 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 ． 答：l1、l3；l1/l3 ………………………………………（每空2分） 2 （2）（5分）（选做，适合选修3—4的同学）如图所示，某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率，OA是画在纸上的直线，他在直线OA A P1 适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针，如图放上玻璃砖（如粗黑线所示），然后插上P3、P4大头针。 ①其中他确定P3大头针位置的方法应当是： 。 ②若该同学实验操作规范准确，其记录的情况如图所示。该同学还用圆规做了一个以O为圆心，半径与玻璃砖相同的半圆（如图中虚线所示）。请您帮这位同学算出玻璃砖的折射率，写出必要的计算过程。 本小题考查用插针法测定玻璃折射率的实验数据处理方法。 ①透过玻璃砖看，P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像。（2分） P2 O P3 P4 A P1 P2 B C O D P3 E P4 ②如图，由折射定律可得： n? sin?EODDE6???1.5 （3分） sin?BOCCB43.（2）（4分）如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O点（半圆的圆心），产生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率为 3，当入射角i?60?时，求反射光束1和透射光束2之间的夹角 多大？ 解：反射角i'?i?60° ①（1分） 由折射定律 n?入射光 1 iO 2 sini ②（1分） sinr解得折射角r = 30° ③（1分） 因此反射光束1和透射光束2之间的夹角 ??180??(i'?r)?90? ④（1分） 4、⑵图2表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线．光线a在玻璃砖中的光路已给出．画出光线B从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数． B 45° A a 30° b 45° 解：⑵光路如图所示 C A图2 45°a b30° 30° 45°C 5．(选修3-4) (2)在水面上放置一个足够大的遮光板，板上有一个半径为r的圆孔，圆心的正上方h 处放一个点光源S，在水面下深 hH处的底部形成半径为R的圆形光亮区域(图中未画出)．测得 r=8cm，h=6cm，H=24cm，R=26cm，求水的折射率． Hr8解：根据光路图，可知sin?1? ??0.8 （2分） 45° B 45°D 45° D ?1rSr S r2?h282?62sin?2?R?r(R?r)?H22?1818?2422?0.6 （2分） hH ?2 由折射定律得n? sin?14，得n= （2分） sin?236．（2）如图所示，己知平行玻璃砖的折射率n?3，厚度为d.入射光线AO以入射角i=60° A i O 射到玻璃砖的上表面，经玻璃砖折射从下表面射出，出射光线 与入射光线平行，求两平行光线间距离.（结果可用根式表示） 解：作出光路如图，由折射定律得n?sinisinr sinr?sin60?3?1所以r=300 2 i O r D 由图知∠DOC=∠DOB=300 则DB?DC?d?tan30??3d3 3d3 C 出射光线与入射光线间的距离是 7．（6分）如图所示，空气中有A点，水中有B点，在A点置一信号源发出光波和声波讯号传到水中B，沿AO1B路 A 径传播的是a波，沿AO2B路径传播的是b波，则a波、 b波各是什么波？简述你的判断过程。 答：a波是光波，b波是声波。无线电波从空气进入水中速度变 O1 O2 小，入射角大于折射角；而超声波从空气进入水中速度变大，水 入射角小于折射角，所以a波是光波、b波是声波。 B 8B．（2）（模块3-4试题） 图示是一透明的圆柱体的横截面，其半径R＝20cm，折射率为3，AB是一条直径，今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体，试求： ①光在圆柱体中的传播速度； ②距离直线AB多远的入射光线，折射后恰经过B点. 解：①光在圆柱体中的传播速度 A O B v?c?3?108m/s n （2分） P 2分） ①（②（1分） α C ②设光线PC经折射后经过B点，光路图如图所示 sin??n?3 由折射定律有： sin?又由几何关系有： ??2? ?解①②得 ??60 光线PC离直线AB的距离CD?Rsin??103cm（1分） β D O B