光的折射(含答案)--学生卷

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1、光的折射考点例析(一).基础知识：1.光的折射光由一种介质射入另一种介质时，在介面上将发生光路改变的现象叫光的折射。折射不仅可以改变光的传播方向，还可以改变光束的性质。光的折射定律：折射光线与入射光线分居法线两侧，且三根线共面，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，即n=sini/sinγ.或n1sini1=n2sini2.（介质的折射率与光线同法线夹角的正弦的积是一个定值。）2、折射率光由真空射入介质，若入射角为i,折射角为γ，则n=sini/sinr=c/v。任何介质折射率都大于1。两种介质相比较，折射率较小的介质叫光疏介质，折射率较大的介质叫光密介质。光疏或光密是相对的。3.全

2、反射和临界角全反射：光从光密介质射入光疏介质时，在界面处一部分光被反射回原介质中，一部分光被折射到另一种介质中，随着入射角的增大，折射角逐渐增大，且折射光线越来越弱，反射光线越来越强，当入射角增大到某一角度，使折射角达到900时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射现象。全反射的条件：（1）光从光密介质进入光疏介质；（2）入射角大于或等于临界角。临界角：当光从折射率为n的光密介质射入真空或空气中，当折射角等于900时的入射角。该介质的临界角用sinC=1/n计算。（二）．典型问题解析：问题1：视深问题如何分析？人眼看透明物质内部某物点的像点离界面的距离叫视深。在中学

3、阶段，一般都是沿着界面的法线方向去观察，在计算时，由于入射角很小，折射角也很小，故有：sini/sinγ≈tani/tanγ≈n例1.某水池，实际深h，垂直水面往下看，其视深多少?(设水折射率为n)ααγγOASS,h,h图1分析与解:如图1作两条从水底S发出的折射光线，一条垂直射出水面，一条入射角很小(眼睛对光点的张角很小)，这两条折射光线延长的交点就是看到的S的像，由图可见，像深度变了。.7问题2：如何分析光在透明球体内部的光路？在几何光学里有这样一类习题，它所涉及的光学器材是由透明介质制成的球体或圆柱体，当光线从空气射到这些透明体的表面时，折射入透明体，尔后再发生其它的光

4、学现象。解这类习题用到的光学知识主要是反射定律、折射定律和全反射知识，用到的几何知识往往是与圆有关的。例2.如图2(a)所示为为玻璃制成的圆柱体，它的折射率为。（1）一细光线以θ=600的入射角射入圆柱体，它从圆柱体中射出时，出射光线偏离原方向多大的角度？（2）作出光线穿过圆柱体并射出的光路图。γ1γ2γ4iθθα(a)(b)图2γ3600i1γ1γ2αγ4i2β(a)(b)图3γ3CADEOB例3．光线投射到折射率为n=的玻璃球上，入射角为600,如图3所示，射入球体的光线经过一次反射后，再经一次折射从球体射出，光线的出射线和入射线间的夹角为多少度？问题3：如何分析存在全反射的光

5、路？iiγABCREO图4例4.如图4所示，用折射率为n的透明且均匀的介质，做成内、外半径分别为a和b的空心球，当一束平行光射向此球壳的外表面直接经两次折射恰好完全射入空心球壳内，则此平行光束在入射前的横截面积多大?例5.:如图5所示，直角玻璃棱镜中∠A=70°7，入射光线垂直于AC面，求光线从棱镜第一次射入空气时的折射角，并作光路图，已知玻璃的折射率为.问题4：如何求解光的反射和折射的综合问题？例6．如图6（a）所示，临界角C为450的液面上有一点光源S发出一束光垂直入射到水平放置于液体中且距液面为d的平面镜M上，当平面镜M绕垂直过中心O的轴以角速度ω做逆时针匀速转动时，观察

6、者发现水面上有一光斑掠过，则观察者们观察到的光斑在水面上掠过的最大速度为多少？dSMOωadSMOωbθ2θPpVpV⊥图6例7．某种液体的折射率为，在其液面下有一可绕O轴匀速转动的平面镜OA，OA的初始位置与液面平行，如图7所示.在液面与平面镜间充满自左向右的平行光线.若在平面镜逆时针旋转一周的过程中，光线射入空气中的时间为2S.试问：（1）平面镜由初始位置转过多大角度时，光线开始进入空气？OA图7（2）平面镜旋转的角速度多大？（三）.综合应用1.彩虹的形成例8．雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象。在说明这个现象时，需要分析光线射入水

7、珠后的光路。一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为R的球，球心O到入射光线的垂直距离为d。水的折射率为n.(1)在图8（a）上画出该光线射入水珠内经一次反射后又从水珠中射出的光路图。(2)求这束光线从射向水珠到射出水珠每次偏转的角度。ORdORdiγγγγiδ1δ2δ3(a)(b)图872.安全门上的观察窗例9．安全门上的观察玻璃孔直径为d=2cm,门的厚度为h=3.464cm,为了扩大向外观察的范围，将孔中完全嵌入折射率为的光学玻璃，如图9（a）所示，则（）A．嵌