2020年高考物理一轮复习第15章第66讲光的折射全反射学案(含解析)(选修3_4)

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1、第66讲光的折射全反射考点一 光的折射1.光的折射光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会改变,这种现象叫做光的折射。如图所示。2.折射定律(1)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两侧;入射角的正弦与折射角的正弦成正比。(2)表达式:=n。(3)在光的折射现象中,光路是可逆的。如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上,光线就会逆着原来的入射光线发生折射。3.折射率(1)定义光从真空射入某种介质发生折射时,入射角i的正弦与折射角r的正弦之比,用n表示。(2)定义式

2、:n=。任何介质的折射率总大于1。(3)意义:介质的折射率反映了介质对光的折射本领。(4)折射率与光速的关系某种介质的折射率,等于光在真空中的速度与光在这种介质中的速度之比,即n=。(5)决定折射率大小的因素: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。(6)同一种色光,在不同介质中虽然波速、波长不同,但频率相同。1.关于折射率,下列说法正确的是(  )A.根据=n可知,介质的折射率与入射角的正弦成正比B.根据=n可知,介质的折射率与折射角的正弦

3、成反比C.根据n=可知,介质的折射率与介质中的光速成反比D.同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时,折射率与波长成正比答案 C解析 介质的折射率n由介质本身及光的频率决定,与入射角、折射角无关,A、B错误;光在不同介质中光速不同,这正是光发生折射的原因,n与v成反比,C正确;把v=λf代入n=得n=,即n与λ成反比,D错误。2.[教材母题] (人教版选修3-4P47·例题)如图所示,一个储油桶的底面直径与高均为d。当桶内没有油时,从某点A恰能看到桶底边缘的某点B。当桶内油的深度等于桶高的一半时,仍沿AB

4、方向看去,恰好看到桶底上的点C,C、B两点相距。求油的折射率和光在油中传播的速度。[变式子题] 人站在距槽边D为L=1.2m处,刚好能看到槽底B的位置,人眼距地面的高度为H=1.6m。槽中注满某透明液体时,人刚好能看到槽底中央O点处。求液体的折射率及光在液体中的传播速度。答案 1.71 1.75×108m/s解析 由题意作图如图所示,连接人眼与B点,延长CD作为法线,从图中可以看出,折射角θ2=∠CDB。连接D与O点,则入射角θ1=∠CDO。因为sinθ2==,又因为sinθ1==,由sinθ2===,得

5、BD=OC,CD=,代入得CD=OC,所以sinθ1==。故液体的折射率n==≈1.71,光在液体中的速度为v=≈1.75×108m/s。考点二 测定玻璃的折射率1.实验原理如图所示,用插针法确定入射角和折射角,根据n=计算玻璃折射率。2.实验器材两侧面平行的玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、刻度尺、铅笔。3.实验步骤与数据处理(1)把白纸用图钉钉在木板上。(2)用刻度尺在纸面上作一条直线aa′,过aa′上一点O作垂直于aa′的线段NN′,再过O点作一条线段AO,并使∠NOA即θ1适当大些。(3)

6、在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2,并使间距适当大些,在白纸上沿直线aa′放上被测玻璃砖。(4)沿玻璃砖的另一个侧面再作一条直线bb′。(5)在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地插一枚大头针P3,使P3恰好能同时挡住aa′一侧所插的大头针P2、P1的像。接着,在玻璃砖的bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4,使P4能挡住P3本身以及P1、P2的像。(6)标记下P1、P2、P3、P4的位置,移去玻璃砖,拔去大头针,过P3、P4作一条直线O′B,交bb′于O′点,连接OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线,折

7、射角为θ2。(7)用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小,记入表格内。(8)用上述方法分别测出入射角是15°、30°、45°、60°和75°时的折射角,查出入射角和折射角的正弦值,记入表格里。(9)数据处理①计算法:n=,并取平均值。②图象法:作出sinθ1sinθ2图象,如图甲所示,n=k。③辅助线段法:如图乙所示,作辅助线AB垂直于OB,量出A、O,作辅助线CD垂直于OD,量出C、O,则sinθ1=,sinθ2=,即可求出:n==。④“单位圆”法:以入射点O为圆心,以适当长度R为半径画圆,交入射光线

8、OA于E点,交折射光线OO′于E′点,过E作NN′的垂线EH,过E′作NN′的垂线E′H′。如图丙所示,sinθ1=,sinθ2=,OE=OE′=R,则n==。4.注意事项与误差分析(1)实验时,将大头针尽可能竖直地插在纸板上,并且使P1和P2之间、P3与P4之间距离适当大一些,这样可以减小确定光路方向时出现的误差。(2)入射角θ1应适当大一些,以减小测量角度的误差,但入射角不宜太大,太大会导致反射光太强、折射光太弱,不易确定

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