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2019-2020年高中物理二輪總復(fù)習(xí) 光的折射、全反射和光的色散教案
解答“光的折射、全反射和光的色散”一類試題，主要了解以下幾點：
1．畫出合理的光路圖，再利用幾何知識解決問題是解決光的折射等光的傳播問題的基本步驟．
2．在光的反射和折射現(xiàn)象中，光路都是可逆的．即入射光線與反射光線、入射光線與折射光線、物與像都具有互換性．若設(shè)想光路反過來傳播，應(yīng)用光路可逆性分析解答光路問題，往往能簡化解題過程
3．折射率n反應(yīng)出介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)，是一個重要概念．與光速、頻率和入射角、折射角等相聯(lián)系，要重視對它的理解．
Ⅰ 高考最熱門題
1 (典型例題)發(fā)出白光的細(xì)線光源ab，長度為l0，豎直放置，上端(x恰好在水面以下．如圖27 -2 -1所示．現(xiàn)考慮線光源oA發(fā)出的靠近水面法線(圖中的虛線)的細(xì)光束經(jīng)水面折射后所成的像，由于水對光有色散作用，若以l1表示紅光成的像的長度，l2，表示藍光成的像的長度，則
A.l1
l2>l0 C.l2>l1>l0 D.l2< l1< l0
命題目的與解題技巧：本題綜合考查了光的折射、光的色散現(xiàn)象以及考生的光路圖作法．由題意做出光路圖，再利用幾何知識求解．
【解析】 如題圖，由于藍光折射率比紅光折射率大，則同一點發(fā)出的光經(jīng)水面折射，藍光比紅光偏折得厲害，則沿反向延長線所成虛像的長度比較小，則l2< l1< l0
【答案】 D
2(典型例題)如圖27 -2-2所示畫有直角坐標(biāo)系 xOy的白紙位于水平桌面上，M是放在白紙上的牛圓形玻璃磚，其底面的圓心在坐標(biāo)原點，直邊與x軸重合，OA是畫在紙上的直線，P1，P2為豎直地插在直線OA上的兩枚大頭針，P3是豎直地插在紙上的第三枚大頭針，α是直線OA與 y軸正方向的夾角，β是直線OP3、與x軸負(fù)方向的夾角，只要有線0．4畫得合適，正確，測出角α和β，便可求得玻璃的折射率．某學(xué)生在用上述方法測量玻璃的折射率時，在他畫出的直線OA上豎直地插上了1、2兩枚大頭針，但在y<0的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚看到1、2的像，他應(yīng)采取的措施是 若他已透過玻璃磚看到Pl、P2的像，確定P3位置的方法是 若他已正確地測得了α 、β的值，則玻璃的折射率n= ；
命題目的與解題技巧：無法看到 P1、P2的像是因OA光線的入射角過大，在玻璃和空氣界面上發(fā)生全反時的緣故．P3能擋住、的像說明OP3是OA的折射線．
【解析】 另畫一條更靠近丁軸正方向的直線OA，把大頭針、豎直地插在所畫的直線上，直到在y<0區(qū)域透過玻璃磚能看到P1、P2的像；插上大頭針P3，使P3剛好能擋住P2的像；
【答案】 同解析
3 (典型例題)如圖27 -2 -3所示．一玻璃柱體的橫截面為半圓形，細(xì)的單色光束從空氣射向柱體的O點(半圓的圓心)，產(chǎn)生反射光束1和透射光束2．已知玻璃折射率為，入射角為45(相應(yīng)的折射角為24)．現(xiàn)保持入射光不變，將半圓柱繞通過O點垂直于圖面的軸線順時針轉(zhuǎn)過15，如圖中虛線所示，則
A.光束1轉(zhuǎn)過15 B.光束1轉(zhuǎn)過30
C.光束2轉(zhuǎn)過的角度小于15 B.光束2轉(zhuǎn)過的角度大于15
答案：
4 (典型例題)如圖27-2 - 4，a和b都是厚度均勻的平玻璃板，它們之間的夾角為，一細(xì)光束以入射角θ從P點射入, θ>已知此光束由紅光和藍光組成，則當(dāng)光束透b過板后
A.傳播方向相對于入射光方向向左偏轉(zhuǎn)角 B.傳播方向相對于入射光方向向右偏轉(zhuǎn)角
C.紅光在藍光的左邊 D.紅光在藍光的右邊
答案：
5 (典型例題)如圖27 -2 - 5所示，為了觀察門外情況，有人在門上開一小圓孔，將一塊圓柱形玻璃嵌入其中，圓柱體軸線與門面垂直．從圓柱底面中心看出去，可以看到的門外入射光線與軸線間的最大夾角稱做視場角，已知該玻璃的折射率為n，圓柱長為J，底面半徑為r，則視場角是
A. B.
C. D.
答案：
1 (典型例題)一束光從空氣射向折射率n= 的某玻璃表面，如圖27 - 2 -6所示，i代表入射角，則
A.當(dāng)i>45時發(fā)生全反射現(xiàn)象 B.無論入射角i是多大，折射角r都不會超過45
C.欲使折射角r=30，應(yīng)以i=45的角度入射
D.當(dāng)入射角i=artan 時，反射光線跟折射光線恰好垂直
命題目的與解題技巧：本題是光的折射，全反射的綜合題，作好光路圖是關(guān)鍵．
【解析】 首先說明，光從空氣射向玻璃(即光由光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)時)不會發(fā)生全反射，根據(jù)折射定律，當(dāng)入射角為90時(實際不可能) i=45時，r<45所以選項B正確，A不可能，當(dāng)射角等于30時sini=nsin 30=， i=45故C.選項正確．如圖27 -2 -7所示，假設(shè)反射光線恰好垂直折射光線，有工，L1+L2=90，i=β，β+L1=90，所以i=∠L2，所以所以tani=n,故選項D正確.
【答案】 D
2 (典型例題)如圖27 -2 -8所示，水面上漂浮著一半徑為r的圓形菁木板，在木板圓心的正上方距木板高度為h的A處有一個點光源S．由于木板的影響，點光源發(fā)出的光線射入水中后，在水底平面上形成一圓形陰影．已知水深為H，水的折射率為n，求陰影的半徑．
3 (典型例題)如圖27-2- 9所示，a、b兩束不同的單色光平行地從空氣射人水中，發(fā)生折射α>β，則下述結(jié)論正確的是
A.水對光束。的折射率較大 B.光束b在水中的速度較小
C.光束a的頻率較大 D.光束b的頻率較大
答案：
4 (典型例題)abc.為全反射棱鏡，它的主截面是等腰直角三角形，如圖27-2-10所示，一束白光垂直入射到ac.面上，在ab面上發(fā)生全反射，若光線入射點O的位置保持不變，改變光線的入射方向(不考慮自bc.面反射的光線)則
A.使入射光按圖中所示順時針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出ob面，則紅光將首先射出
B.使入射光按圖中所示順時針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出ab面，則紫光將首先射出
C.使入射光按圖中所示逆時針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，紅光將首先射出ab面
D.使入射光按圖中所示逆時針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，則紫光將首先射出ab面
答案：
5 (典型例題)如圖27-2 -11所示的圓柱形容器中盛滿折射率n=2的某種透明液體，容器底部安裝一塊平面鏡，容器直徑L=2H，在圓心正上方h高度處有一點光源S，要使S發(fā)出光從液體上方觀察照亮整個液體表面，h應(yīng)該滿足什么條件?
答案：
Ⅲ 新高考命題方向預(yù)測
1 細(xì)紅光束和細(xì)藍光束垂直于AB面進入楔形棱鏡，并能從AC.面射出，如圖 27-2-12所示，這兩束光從棱鏡的 AC.面射出后的情況是
A.兩束光一定相交 B.兩束光仍然平行
C.兩束光的反向延長線相交 D.條件不足，無法確定
答案：
2 如圖27- 2 -13所示為一束光線穿過介質(zhì)A、B、C.時的光路，則
A.介質(zhì)A折射率最大 B.介質(zhì)B是光密介質(zhì)
C.光在介質(zhì)B中速度最大 D. 光在介質(zhì)C中的速度最小
答案：
3 如圖27 - 2 -14所示為一塊透明的光學(xué)材料的剖面圖，在其上建立直角坐標(biāo)系xOy，設(shè)該光學(xué)材料的折射率沿丁軸正方向均勻減小．現(xiàn)有一束單色光。從原點O以某一入射角 由空氣射入該材料內(nèi)部，則單色光a在該材料內(nèi)部可能的傳播途徑是圖27 -2 -15中的
答案：
4 把同種材料制成的厚度為d的立方體A和半徑亦為d的半球體B，分別放在報紙上，且讓半球的凸面向上，從正上方(對B來說是最高點)豎直向下分別觀察A、B中心處報紙上的文字，下面的觀察記錄正確的是
A.看到A中的字比B中高 B.看到B中的字比A中高
C.看到A、B中的字一樣高 D.看到B中的字和沒有放玻璃半球一樣
答案：
探究性命題綜合測試
1 水中的氣泡看上去比較亮，對這一現(xiàn)象有以下不同的解釋，其中正確的是
A.空氣泡對光線有會聚作用，因而較亮
B.空氣泡對光線有發(fā)散作用，因而較亮
C.從空氣泡到達水中的界面處的光一部分發(fā)生全反射，因而較亮
D.從水中到達空氣泡的界面處的光一部分發(fā)生全反射，因而較亮
答案：
2光從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)，一定是
A.頻率變大，光速不變 B.頻率不變，光速變小 C.波長變小，光速變小 D.波長變大，光速變大
答案：
3 已知水的折射率為1．33，一潛水員自水下目測到立于船頭的觀察者距水面的距離為h1，而船頭的觀察者目測潛水員距水面深h2，則
A.潛水員的實際深度大于h2，觀察者實際高度大于h1
B.潛水員的實際深度小于h2，觀察者實際高度小于h1
C.潛水員的實際深度大于h2，觀察者實際高度小于h1
D.潛水員的實際深度小于h2，觀察者實際高度大于h1
答案：
4 如圖Z27-1所示為一立方體玻璃磚，折射率為，放在空氣中，一束平行光從立方體的上表面斜射進來，入射角α<90，然后它投射到左端側(cè)面，則
A.無淪α角多大，該光線都能從這介面射出 B.無論α角多大，該光線都不能從這側(cè)面射出
C.只有α<45時，該光線才不能從這側(cè)面射出 D.只有α>45時，該光線才不能從這側(cè)面射出
答案：
5 如圖Z 27-2所示，半圓形玻璃磚ABC.，O為圓心，C.為圓弧頂點，一束很細(xì)的平行白光沿C.O方向射入玻璃磚．保持光的方向不變，將玻璃磚沿順時針方向繞O轉(zhuǎn)動，則首先在界面AB上發(fā)生全反射的是
A.在玻璃磚里光速最大的色光 B.頻率最大的色光 C.在玻璃磚中折射率最大的色光 D.波長最長的色光
6 已知媒質(zhì)對某單色光的臨界角為 ，則
A.該媒質(zhì)對此單色光的折射率等于
B.此單色光在該煤質(zhì)中的傳播速度等于csinθ(c是真空中的光速)
C.此單色光在該媒質(zhì)中的波長是在真空中波長的倍
D.此單色光在該媒質(zhì)中的頻率是在真空中頻率的倍
答案：
7 一束光線MO由介質(zhì)射入空氣，如圖Z27-3所示，O點為入射點，則光線進入空氣后可能經(jīng)過圖中的
A.P1點 B.P2點 C.P3點 D.P4
答案：
8 點在測定玻璃的折射率的實驗中，已畫好玻璃磚界面兩條直線aa′，和bb′后，不覺誤將玻璃磚向上平移如圖Z 27-4虛線所示，看其他操作正確，則測得的折射率將
A.偏大 B.偏小 C.不變 D.無法判斷
答案：
9 如圖Z 27-5所示為激光液面控制儀的原理示意圖．固定的一束激光OA以入射角i 照射到水平的光屏上，屏上用光電管將光信號轉(zhuǎn)變成電信號，電信號輸入控制系統(tǒng)用以控制液面高度．如果發(fā)現(xiàn)光點B在屏上向右移動了的距離到B′，可知液面
A. 上升△sini B.下降△scoti
C.上升△scoti D.下降△scoti
答案：
10 大氣中有一種叫蒙氣差的光現(xiàn)象，以下關(guān)于這種光現(xiàn)象的說法中正確的是
A.夜晚，我們看到南半天星星的位置，要比它實際的位置高一些
B.夜晚,我們看至南半天星星的位置,要比它的實際的位置低一些
C.這種光現(xiàn)象中的蒙氣差效應(yīng)，越是接近地平線就越明顯
D.這種光現(xiàn)象中的蒙氣差效應(yīng)，越是接近中午就越明顯
答案：
11 某同學(xué)用圓桂形玻璃磚做測定玻璃折射率的實驗，先在白紙上、放好圓柱形玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1，和P2，然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)相繼又插上兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，使P4擋住P3和P1、P2的像，在紙上標(biāo)出的大頭針位置和圓柱形玻璃磚的邊界如圖Z27-6所示．
(1)在圖上畫出所需的光路圖；
(2)為了測量出玻璃磚的折射率，需要測量的物理量有 (要求在圖上標(biāo)出) ；
(3)寫出計算折射率的公式n= .
答案：
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