第1講 光的折射、全反射
目標(biāo)要求 1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.2.掌握發(fā)生全反射的條件并會(huì)用全反射的條件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算．
考點(diǎn)一 折射定律 折射率
1．折射定律
(1)內(nèi)容：如圖所示，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．
(2)表達(dá)式：eq \f(sin θ1,sin θ2)＝n12(n12為比例常數(shù))．
2．折射率
(1)定義式：n＝eq \f(sin θ1,sin θ2).
(2)計(jì)算公式：n＝eq \f(c,v).因?yàn)関sin 60°>eq \f(1,n)③
即θ大于全反射臨界角，因此光線在E點(diǎn)發(fā)生全反射．
(2)設(shè)光線在AC邊上的F點(diǎn)射出棱鏡，入射角為i′，折射角為r′，由幾何關(guān)系、反射定律及折射定律，有i′ ＝90°－θ④
sin i＝nsin r⑤
nsin i′＝sin r′⑥
聯(lián)立①②④⑤⑥式并代入題給數(shù)據(jù)，
得sin r′＝eq \f(2\r(2)－\r(3),4)
由幾何關(guān)系可知，r′即為從AC邊射出的光線與最初的入射光線的夾角．
11．(2021·河北省1月選考模擬·16)如圖，一潛水員在距海岸A點(diǎn)45 m的B點(diǎn)豎直下潛，B點(diǎn)和燈塔之間停著一條長(zhǎng)4 m的皮劃艇．皮劃艇右端距B點(diǎn)4 m，燈塔頂端的指示燈與皮劃艇兩端的連線與豎直方向的夾角分別為α和β(sin α＝eq \f(4,5)，sin β＝eq \f(16,37))，水的折射率為eq \f(4,3)，皮劃艇高度可忽略．
(1)潛水員在水下看到水面上的所有景物都出現(xiàn)在一個(gè)倒立的圓錐里．若海岸上A點(diǎn)恰好處在倒立圓錐的邊緣上，求潛水員下潛的深度；
(2)求潛水員豎直下潛過(guò)程中看不到燈塔指示燈的深度范圍．
答案 見(jiàn)解析
解析 (1)潛水員在水下看到景物示意圖如圖甲
潛水員下潛深度為eq \x\t(BO)，則有
sin C＝eq \f(1,n)?sin C＝eq \f(3,4)?tan C＝eq \f(3,\r(7))
結(jié)合幾何圖形可有
tan C＝eq \f(\x\t(AB),\x\t(BO))，其中eq \x\t(AB)＝45 m
由以上數(shù)據(jù)可得eq \x\t(BO)＝15eq \r(7) m
(2)由題意分析，由于皮劃艇遮擋引起水下看不到燈光，光路示意圖如圖乙
①燈光到達(dá)皮劃艇右端E點(diǎn)，則有
n＝eq \f(sin α,sin θ1)?sin θ1＝eq \f(sin α,n)＝eq \f(3,5)?tan θ1＝eq \f(3,4)
tan θ1＝eq \f(\x\t(BE),h1)?h1＝eq \f(16,3) m
②燈光到達(dá)皮劃艇左端F點(diǎn)，則有
n＝eq \f(sin β,sin θ2)sin θ2＝eq \f(12,37)?tan θ2＝eq \f(12,35)
tan θ2＝eq \f(\x\t(BF),h2)?h2＝eq \f(70,3) m
綜上所述，潛水員在水下eq \f(16,3) m至eq \f(70,3) m之間看不到燈光．自主命題卷
全國(guó)卷
考
情
分
析
2021·廣東卷·T16(2) 光的折射、全反射
2021·湖南卷·T16(2) 光的折射
2021·河北卷·T16(2) 光的折射、全反射
2020·浙江7月選考·T13 光的折射、全反射
2020·北京卷·T1 光的干涉
2020·山東卷·T3 雙縫干涉
2020·江蘇卷·T13B(1) 電磁波
2020·北京卷·T3 電磁波、光的衍射
2019·北京卷·T14 光的干涉、衍射
2021·浙江6月選考·T17(2) 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)光的波長(zhǎng)
2019·天津卷·T9(2) 實(shí)驗(yàn)：測(cè)量玻璃的折射率
2021·全國(guó)甲卷·T34(1) 光的折射
2021·全國(guó)乙卷·T34(2) 光的折射、全反射
2020·全國(guó)卷Ⅱ·T34(2) 光的折射、全反射
2020·全國(guó)卷Ⅲ·T34(2) 光的折射、全反射
2019·全國(guó)卷Ⅰ·T34(2) 光的折射
2019·全國(guó)卷Ⅲ·T34(2) 光的折射、全反射
2019·全國(guó)卷Ⅱ·T34(2) 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)光的波長(zhǎng)
試題情境
生活實(shí)踐類
全反射棱鏡、光導(dǎo)纖維、增透膜、偏振濾光片、激光、雷達(dá)、射電望遠(yuǎn)鏡、X射線管等
學(xué)習(xí)探究類
折射定律、全反射、測(cè)量玻璃的折射率、光的干涉現(xiàn)象、光的衍射、光的偏振現(xiàn)象、電磁振蕩、用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)光的波長(zhǎng)
平行玻璃磚
三棱鏡
圓柱體(球)
對(duì)光線的作用
通過(guò)平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移
通過(guò)三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底面偏折
圓界面的法線是過(guò)圓心的直線，光線經(jīng)過(guò)兩次折射后向圓心偏折
介質(zhì)
光密介質(zhì)
光疏介質(zhì)
折射率
大
小
光速
小
大
相對(duì)性
若n甲＞n乙，則甲相對(duì)乙是光密介質(zhì)
若n甲＜n丙，則甲相對(duì)丙是光疏介質(zhì)

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