2024届一轮复习新人教版 第十三章第1讲 光的折射 全反射 学案.docx

第十三章光高考年份命题轨迹考查点1.命题难度:高考中本章内容的题型既有选择题,又有计算题。波动光学主要考查对利用基本概念的理解和应用，一般以选择题的横截形式出现,难度不大。光的折射现象作为光面为学内容的核心知识,题型一般为计算题,难正方度较大,特别是涉及平面几何的相关知识，全国甲卷形的对应用数学知识解题能力的要求较高。T34(2)(10棱镜2.命题频率:该部分内容主要以几何光学分）模型，为主,光的折射、折射率和全反射是以往高2023考查考的考查热点。常见题型有:光的折射和全反全反射；光的干涉和衍射；光学与数学射问知识的综合应用;电磁场理论与电磁波题的性质；电磁振荡与电磁波谱；对相对利用论的初步认识。全国乙卷单色3.命题情境:注重与生活实际应用的联系，T34(2)(10光在借助全反射棱镜、光导纤维、增透膜、偏分）三棱振滤光片、激光、雷达、射电望远镜、X镜内射线管等模型,考查折射定律、全反射、测细研考题明晰考什么提炼规律忖测怎么考的全反射，考查临界角、折射率问题量玻璃的折射率、光的干涉现象、光的衍射、光的偏振现象等知识。在分析问题时,要合理利用光路图，尤其是临界光路图。对于本部分的实验,要注意对其原理、器材、步骤、数据处理方法、误差分析等的理解C4.模型图示4_o利用柱状史yc.A¾n(山东卷T7（3分）光学器件横截面,考查全反射临界角问题15。APZ/:CCqjI1II1III11I1IIIII1111乙_01J'XJ液与/防）窥屏1I屏甲空气I_I1HI敷光器S<5o*P丙W屏障/透明介/z/zTdI1发光像素单元-AB利用C山东卷T1O（4分）同一个实验装5v置研究光的干涉与衍射现象广东卷T16(2)(6分)利用改变激光器在水平放置的装T-半的透明液体圆柱形罐体内入射角的模型，考查临界角公式湖南卷T16(2)(8分)利用防窥屏模型,考查折射定律、全反射问题河北卷T16(2)(8分)利用玻璃球模型,考查光的折射定律、临界角2023全国甲卷T34(1)(5分)光在玻璃板中的传播速度和传播时间的计算全国乙卷T34(2)(10分)用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率以及临界角问题山东卷T7（3分）根据薄膜干涉条纹，判断薄膜厚度的变化图像山东卷T15（7分）两种不同频率的光在四个相同的直角三棱镜中的折射问题广东卷T16(2)(6分)光在平行挡风玻璃中的折射和全反射问题湖南卷T16(2)(8分)光在圆柱形透明介质中的折射与临界问题河北卷T16（2）（8分）光在两个完全相同的半圆柱中的折射和全反射问题梳理必备知识回归教材第1讲光的折射全反射填一填回顾基础一、光的折射定律折射率1折射现象2 光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生改变的现象,如图所示（以光从空气射入水中为例）。3 .折射定律内容: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画虬入射角的正弦与折射角的正弦成正比。表达式:粤二n。sn02注意在光的折射现象中，光路是可逆的。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。4 .折射率折射率是衡量材料光学性能的重要指标。定义式:n=吟。sn02计算式:n£因为v<c,所以任何介质的折射率都大于1。V二、全反射光导纤维1 .定义:光从光密介质射入生疏介质，当入射角增大到某一角度时,折射光线将全部道宏,只剩下反射光线的现象。2 .条件（1）光从光密介质射入光疏介质。（2）入射角等于或大于临界角。3 .临界角定义：折射角等于90。时的入射角。公式:SinC。若光从光密介质（折射率为n）射向真空或空气时,n发生全反射的临界角为C,由好普得sinC-Osn2n大小:介质的折射率n越大,发生全反射的临界角C越小。4 .光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射,如图所示。做一做情境自测教材情境（人教版选择性必修第一册第91页“思考与讨论”）由于不同介质的折射率不同,在光从介质射入空气（真空）时,发生全反射的临界角是不一样的。计算时可以先考虑光以接近90。的入射角从空气射入介质，求出这时的折射角。根据光路可逆的道理,也就知道光从介质射入空气时发生全反射的临界角了。1 .正误辨析光的传播方向发生改变的现象叫光的折射。（X）入射角增大为原来的2倍,反射角和折射角也都增大为原来的2倍。（X）只要入射角足够大,就能发生全反射。（×）（4）已知介质对某单色光的临界角为C,则该介质的折射率等于一二。SinC（）密度大的介质一定是光密介质。（X）2 .如图所示,一束光从真空射向某种介质时,下列说法正确的是A.根据n=型可知,介质的折射率与入射角的正弦成正比SinrB.根据n二%可知,介质的折射率与折射角的正弦成反比SinrC.不同色光在该介质中的折射率不同D.不同色光在该介质中的传播速度相同解析:介质的折射率是由介质的材料决定的,与折射角和入射角无关,选项A、B错误;不同色光在该介质中的折射率不同，根据Vq可知,不同色光在该介质中的传播速度不相同,选项C正确,D错误。3.一束光从某种介质射入空气中时,入射角1=30o,折射角2=60。,光路如图所示。则下列说法正确的是（B）A.此介质折射率为彳B.此介质折射率为5C.光在介质中速度比在空气中大D.当入射角增大时,折射角增大,折射率也增大解析：由折射定律可得n=3,A错误,B正确；由忏£可知,光在介Sme1n质中的速度比在空气中小,C错误;根据折射定律可知，当入射角增大时,折射角也增大,但折射率不变,D错误。考点一光的折射定律想一想提炼核心1 .对折射率的理解折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领,也反映了光在介质中传播速度的大小V=Jn折射率的大小不仅与介质本身有关,还与光的频率有关。同一种介质中,频率越大的色光折射率越大,传播速度越小。同一种色光,在不同介质中虽然波速、波长不同,但频率相同。2 .应用光的折射定律解题的一般思路根据入射角、折射角及反射角之间的关系,作出比较完整的光路图。充分利用光路图中的几何关系,确定各角之间的联系,要注意做好辅助线,特别是法线往往起着辅助线的作用，根据折射定律求解相关的物理量:折射角、折射率等。（3）注意在折射现象中，光路是可逆的。悟怖典题例练例1对折射定律的理解及应用（2023浙江6月选考，12）用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示。入射点0和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处,空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束C和d,已知光束a和b间的夹角为90°,则（D）bA.光盘材料的折射率n=2B.光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二C.光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度D.光束c的强度小于O点处折射光束OP的强度解析:如图所示，由几何关系可得入射角为i=45°,折射角为30。，。匹r根据折射定律有n二霁14,所以A错误;根据V三弓c,所以Bsn30-n22错误;因为在Q处光还有反射光线,光束b、C和d的强度之和小于光束a的强度,所以C错误;光束C的强度与反射光束PQ强度之和等于折射光束OP的强度,所以D正确。考点二光的折射定律和全反射定律的综合应用想一想提炼核心1 .四点提醒(1)光密介质和光疏介质是相对而言的。同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大,都不会发生全反射现象。在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律,光路均是可逆的。(4)当光射到两种介质的界面上时,往往同时发生光的折射和反射现象,但在全反射现象中，只发生反射,不发生折射。2 .基本方法(1)确定光是从光密介质进入光疏介质。(2)应用sinCJ确定临界角。n根据题设条件,判定光在传播时是否发生全反射。(4)如发生全反射,画出入射角等于临界角时的临界光路图。运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算,解决问题。悟怖典题例练例2光在三角形玻璃砖中的折射和全反射问题(2023全国乙卷,34)一细束单色光在三棱镜ABC的侧面AC上以大角度由D点入射(入射面在棱镜的横截面内)，入射角为i,经折射后射至AB边的E点,如图所示。逐渐减小i,E点向B点移动，当Sini弓时,恰好没有光线从AB边射出棱镜,且DE=DA。求棱镜的折射率。解析:如图所示,当折射光线在AB边恰好不能射出时,在AB边上的入射角等于全反射临界角Co,DA=DE,各个角度如图中所示，BNIC由几何关系可知=90°-C0,90o-r+2=180o,解得r=90°-2Co,由全反射知识得sinC0=-,n由折射定律有=-,Sinr代入Sini解得n=15。6答案：1.5例3光在柱状光学器件中的折射和全反射问题（2023山东卷,7）柱状光学器件横截面如图所示,OP右侧是以0为圆心、半径为R的:圆，4左侧是直角梯形,AP长为R,AC与CO夹角45。，AC中点为B。a、b两种频率的细激光束,垂直AB面入射,器件介质对a、b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向不变,入射点从A向B移动过程中，能在PM面全反射后,从OM面出射的光是（不考虑三次反射以后的光）（A）A.仅有a光B.仅有b光C.a、b光都可以D.a、b光都不可以解析:根据题意作出光路图如图1所示,根据临界角SinCj可知nC<45。，&>45。，从图中可以看出两束光经过OC面反射以后均能射到PM面上,入射角在0。45。范围内，所以只有a光才有可能在PM面上发生全反射,选项B、C错误;分析易知,射到P点的a光线全反射到M点,入射角为45。，发生全反射不能从OM面射出，画出a光在PM面上恰好发生全反射的光路图如图2所示,可知该光线经Q点全反射后射至OM面上E点，由几何关系可知在E点的入射角为2Ca-45o,小于Q,即可以从E点射出，故选项A正确,D错误。例4光在球形光学器件中的折射和全反射问题(2023河北卷，16)如图，一个半径为R的玻璃球,0点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射此出射光