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（江蘇專(zhuān)用）2020版高考物理新增分大一輪復(fù)習(xí) 第十三章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對(duì)論第3講光的折射全反射講義（含解析）.docx

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第3講　光的折射　全反射一、光的折射定律　折射率 1.折射定律 (1)內(nèi)容：如圖1所示，折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比. 圖1 (2)表達(dá)式：＝n. (3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的. 2.折射率 (1)折射率是一個(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量. (2)定義式：n＝. (3)計(jì)算公式：n＝，因?yàn)関v2>v3 B.v1>v3>v2 C.v1v1>v3 答案　B 解析　光從介質(zhì)Ⅱ射向介質(zhì)Ⅰ，發(fā)生全反射，說(shuō)明介質(zhì)Ⅰ的折射率小于介質(zhì)Ⅱ的折射率，入射角大于或等于臨界角；光從介質(zhì)Ⅱ射入介質(zhì)Ⅲ，從題圖可以看出，入射角小于折射角，說(shuō)明介質(zhì)Ⅱ的折射率大于介質(zhì)Ⅲ的折射率，入射角小于臨界角.界面相互平行，比較可知，介質(zhì)Ⅰ的折射率小于介質(zhì)Ⅲ的折射率.光在介質(zhì)中的傳播速度等于光在真空中的速度與介質(zhì)的折射率的比值，折射率大，傳播速度小，B正確. 4.(多選)(2018揚(yáng)州中學(xué)模擬)兩束不同頻率的平行單色光a、b分別由水射入空氣發(fā)生如圖3所示的折射現(xiàn)象(α<β)，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖3 A.隨著a、b入射角度的逐漸增大，a先發(fā)生全反射 B.水對(duì)a的折射率比水對(duì)b的折射率小 C.a、b在水中的傳播速度va>vb D.a、b入射角為0時(shí)，沒(méi)有光線射入空氣中答案　BC 解析　由題圖知，α<β，所以隨著a、b入射角度的逐漸增大，折射角均增大，b光的折射角先達(dá)到90，即b光先發(fā)生全反射，故A錯(cuò)誤；由于α<β，由折射定律知，折射率na小于nb，故B正確；由v＝知，光a、b在水中的傳播速度關(guān)系為va>vb，故C正確；當(dāng)a、b入射角為0時(shí)，光線不偏折進(jìn)入空氣中，故D錯(cuò)誤. 5.(多選)如圖4，某同學(xué)用插針?lè)y(cè)量平行玻璃磚折射率，他按正確的方法插了大頭針a、b、c、d.則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖4 A.實(shí)驗(yàn)中，入射角應(yīng)適當(dāng)大些 B.該同學(xué)在插大頭針d時(shí)，應(yīng)使其擋住a、b的像和c C.若入射角太大，光會(huì)在玻璃磚內(nèi)表面發(fā)生全反射 D.該實(shí)驗(yàn)方法只能測(cè)量平行玻璃磚的折射率答案　AB 6.(2018江蘇省高考?jí)狠S沖刺卷)一束單色光由空氣進(jìn)入水中，則該光在空氣和水中傳播時(shí)，速度，頻率(均填“增大”“減小”或“不變”). 答案　減小　不變解析　同一單色光在不同的介質(zhì)中傳播，頻率不會(huì)改變，但是速度改變，光在水中傳播時(shí)速度比在空氣中傳播時(shí)小. 7.(2018南京市三模)如圖5所示是一個(gè)透明圓柱體的橫截面，其半徑為R，AB是一條直徑.某學(xué)習(xí)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定圓柱體的折射率，他們讓一束平行光沿AB方向射向圓柱體，發(fā)現(xiàn)與AB相距R的入射光線經(jīng)折射后恰經(jīng)過(guò)B點(diǎn)，已知光在真空中的傳播速度為c，求：圖5 (1)這個(gè)圓柱體的折射率； (2)光在透明圓柱體中傳播的速度. 答案　(1)　(2)c 解析　(1)設(shè)光線P經(jīng)折射后經(jīng)過(guò)B點(diǎn)，光路如圖所示：根據(jù)折射定律n＝由sin α＝＝解得：α＝60 又α＝2β，得β＝30　聯(lián)立解得n＝ (2)由n＝，得光在透明圓柱體中傳播的速度為v＝c. 8.(2018南通等六市一調(diào))半圓筒形玻璃磚的折射率為n，厚度為d，其橫截面如圖6所示.一束光垂直于左端面射入，光能無(wú)損失地射到右端面，光在真空中的傳播速度為c.求：圖6 (1)光在玻璃磚中的傳播速度v； (2)筒的內(nèi)半徑R應(yīng)滿足的條件. 答案　(1)　(2)R≥ 解析　(1)光在玻璃磚中的傳播速度為：v＝ (2)光路如圖所示從筒左端面內(nèi)側(cè)入射的光線發(fā)生全反射時(shí)有：sin θ＝發(fā)生全反射的臨界角滿足：sin C＝一束光垂直于左端面射入，光能無(wú)損失地射到右端面滿足：θ≥C，即≥ 解得：R≥. 9.(2018高考押題預(yù)測(cè)卷)如圖7所示，一根長(zhǎng)直棒AB豎直地插入水平池底，水深a＝1.0m，棒露出水面部分的長(zhǎng)度b＝0.6m，太陽(yáng)光斜射到水面上，水面上陰影的長(zhǎng)度為c＝0.8m，已知水的折射率n＝，sin37＝0.6，cos37＝0.8.求棒在池底的影長(zhǎng)d. 圖7 答案　1.55m 解析　設(shè)太陽(yáng)光與水面的夾角為α，射進(jìn)水后的折射角為β，如圖所示由幾何關(guān)系得：tanα＝＝＝① 根據(jù)折射定律有：n＝② 影長(zhǎng)d＝c＋atanβ③ 由①②③式代入數(shù)據(jù)解得d＝1.55m. 10.(2018蘇州市期初調(diào)研)如圖8所示，直角玻璃三棱鏡ABC置于空氣中，棱鏡的折射率為n＝，∠A＝60.一細(xì)光束從AC的中點(diǎn)D垂直于AC面入射，AD＝a.求：圖8 (1)光第一次從棱鏡中射入空氣時(shí)的折射角； (2)光從進(jìn)入棱鏡到第一次從棱鏡中射出所經(jīng)歷的時(shí)間(光在真空中的傳播速度為c). 答案　(1)45　(2) 解析　(1)光路如圖所示 i1＝60，設(shè)玻璃對(duì)空氣的臨界角為C，則：sin C＝＝，C＝45， i1＞45，發(fā)生全反射，i2＝60－30＝30＜C 由折射定律有＝，所以r＝45 (2)棱鏡中的光速v＝，所求時(shí)間t＝＋，解得：t＝ 11.(2018蘇錫常鎮(zhèn)二模)如圖9所示，一透明球體置于空氣中，半徑R＝0.1m，單色細(xì)光束AB平行于過(guò)球心的直線MN射向球體，AB與MN的間距為d＝m，經(jīng)折射、反射、折射回到空氣中，出射光線與AB恰好平行. 圖9 (1)求該透明球體的折射率； (2)已知真空中光速c＝3108m/s，求光束在該透明球體中的傳播時(shí)間. 答案　(1)　(2)210－9s 解析　(1)光路圖如圖所示，sini＝＝＝，i＝60 r＝＝30，n＝＝ (2)v＝＝c，t＝＝＝210－9s

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