【优化探究】2017届高三物理新课标高考一轮复习第1章第1讲运动的描述(37)教程

第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三考点一NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力折射率及折射定律的应用1．折射定律(1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在内，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比．(2)表达式：sinθ1sinθ2＝n.(3)在光的折射现象中，光路是的．同一平面正可逆第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三考点一NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力2．折射率(1)折射率是一个反映介质的的物理量．(2)定义式：n＝sinθ1sinθ2.(3)计算公式：n＝cv，因为vc，所以任何介质的折射率都大于.(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．光学性质1第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三考点一NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力1．在公式n＝sinθ1sinθ2中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角．2．折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．3．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．4．在同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小．第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三1.(2015·高考四川卷)直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图所示，a、b光相比()A．玻璃对a光的折射率较大B．玻璃对a光的临界角较小C．b光在玻璃中的传播速度较小D．b光在玻璃中的传播时间较短解析C试题从题图中看出，b光线进入玻璃后偏折程度较大，因此玻璃对b光折射率大，A错误．根据sinC＝1n知，折射率大的临界角小，B错误．根据v＝cn知，折射率大的传播速度小，C正确．由几何关系知，b在玻璃中运动路程长，结合b的传播速度小，可知b在玻璃中的传播时间较长，D错误．考点一NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三2.(2015·高考安徽卷)如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气，当出射角i′和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ.已知棱镜顶角为α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为()A.sinα＋θ2sinα2B．sinα＋θ2sinθ2C.sinθsinθ－α2D．sinαsinα－θ2解析A试题由图可知，当出射角与入射角相等时，AB面上的折射角与AC面上的入射角相等，设为r，由几何关系可知α＋β＝180°，2r＋β＝180°，得α＝2r，而θ＝2(i－r)，得i＝θ＋α2，由折射定律得n＝sinisinr＝sinθ＋α2sinα2，选项A正确．考点一NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三3．如图所示，一贮液池高为H，某人手持手电筒向池中照射时，光斑落在左边池壁上a处，已知a与池底相距h，现保持手电筒照射方向不变，当池中注满液体后光斑恰好落在出液口处，此时液面上的光斑与左边池壁相距L.求：(1)液体的折射率；(2)若光在空气中的速度为c，则光在液体中的速度为多大？解析试题(1)由题图和几何关系可知sini＝LH－h2＋L2sinr＝LH2＋L2由折射定律可知n＝sinisinr＝H2＋L2H－h2＋L2(2)由n＝cv得v＝cn＝cH－h2＋L2H2＋L2考点一NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力(1)H2＋L2H－h2＋L2(2)cH－h2＋L2H2＋L2第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三反思提升考点一NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力光的折射问题规范求解的步骤及注意问题(1)一般解题步骤①依据题意准确作出光路图，注意作准法线．②利用数学知识找到入射角和折射角．③利用折射定律列方程．第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三考点一NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力(2)“三点注意”①根据折射定律和入射光线画出折射光线，找到入射角和折射角，要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角．②应用公式n＝sinθ1sinθ2时，一定要确定准哪个角在分子上，哪个角在分母上．③注意在折射现象中，光路是可逆的．第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三对光的全反射的理解及应用考点二NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力1．全反射现象(1)条件：①光从介质射入介质．②入射角临界角．(2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光．2．临界角：折射角等于90°时的入射角，用C表示，sinC＝.光密光疏大于或等于1n第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三考点二1．求解光的折射、全反射问题的四点提醒(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．(2)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．(3)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．NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三考点二2．求解全反射现象中光的传播时间的一般思路(1)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即v＝cn.(2)全反射现象中，光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定．(3)利用t＝lv求解光的传播时间．NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三1．(2014·高考重庆卷)打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切割在θ1＜θ＜θ2的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在OP边与OQ边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况)，则下列判断正确的是()A．若θ＞θ2，光线一定在OP边发生全反射B．若θ＞θ2，光线会从OQ边射出C．若θ＜θ1，光线会从OP边射出D．若θ＜θ1，光线会在OP边发生全反射D解析试题作出θ1＜θ＜θ2时的光路如图所示．由图中几何关系有i1＝90°－θ，2θ＋90°－i1＋90°－i2＝180°，即i1＋i2＝2θ，则有i2＝3θ－90°.可见θ越大时i2越大、i1越小．要使光线在OP上发生全反射，应有i1≥C，即θ≤90°－C；要使光线在OQ上发生全反射，应有i2≥C，即θ≥30°＋C3.可见在OP边和OQ边都发生全反射时应满足θ1＜30°＋C3≤θ≤90°－C＜θ2.故当θ＞θ2时一定有θ＞90°－C，光线一定不会在OP边上发生全反射，同时也一定有θ＞30°＋C3，即光线若能射在OQ边上，一定会发生全反射，故A、B皆错误．当θ＜θ1时，一定有θ＜90°－C，即光线一定在OP边发生全反射,C错误,D正确．考点二NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三2.为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图所示．已知水的折射率为43，为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h为()A.73rB．43rC.34rD．377rA解析试题只要从大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘界面处能够发生全反射，从水面上就看不到大头针，如图所示，根据图中几何关系有sinC＝rr2＋h2＝1n＝34，所以h＝73r，选项A正确．考点二NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三3.(2015·高考山东卷)半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO′的截面如图所示．位于截面所在的平面内的一细束光线，以角i0由O点入射，折射光线由上边界的A点射出．当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射．求A、B两点间的距离．解析试题当光线在O点的入射角为i0时，设折射角为r0，由折射定律得sini0sinr0＝n①设A点与左端面的距离为dA，由几何关系得sinr0＝Rd2A＋R2②若折射光线恰好发生全反射，则在B点的入射角恰好为临界角C，设B点与左端面的距离为dB，由折射定律得sinC＝1n③由几何关系得sinC＝dBd2B＋R2④设A、B两点间的距离为d，可得d＝dB－dA⑤联立①②③④⑤式得d＝1n2－1－n2－sin2i0sini0R⑥考点二1n2－1－n2－sin2i0sini0RNO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三反思提升考点二解决全反射问题的一般方法(1)确定光是从光密介质进入光疏介质.(2)应用sinC＝1n确定临界角．(3)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．(5)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．NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三实验：测定玻璃的折射率考点三NO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力1．原理与操作第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三考点三2．处理与分析(1)数据处理①计算法：计算每次实验的折射率n，求出平均值n.②图象法(如图所示)③单位圆法(如图所示)NO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三考点三(2)误差分析①确定入射光线、出射光线时的误差．入射侧、出射侧所插两枚大头针间距离宜大点．②测量入射角与折射角时的误差．入射角不宜过小，但也不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱．NO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三考点三3．注意事项(1)玻璃砖要用厚度较大的．(2)入射角应在30°到60°之间．(3)大头针要竖直插在白纸上，且距离应尽量大一些．(4)玻璃砖的折射面要画准．不能用玻璃砖界面代替直尺画界线．NO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)考点一知能提升演练上页下页考点二考点三1.(2015·高考北京卷)“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示．在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“＋”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4，在插P