高考物理系統(tǒng)性復(fù)習(xí) (考點(diǎn)分析) 第一節(jié) 光的折射與全反射（附解析）

【考點(diǎn)分析】第一節(jié)光的折射與全反射【考點(diǎn)一】折射定律和折射率的理解及應(yīng)用【典型例題1】(2022?廣東肇慶市高三(下)三模)如圖所示，深度為2m的游泳池充滿水，泳池底部A點(diǎn)有一單色光源，A點(diǎn)距游泳池壁的距離為1.5m，某人走向游泳池，距游泳池邊緣B點(diǎn)為2m時(shí)恰好看到光源，已知人的眼睛到地面的高度為1.5m，光在真空中傳播速度為3×108m/s，求：①游泳池中水對(duì)該單色光的折射率；②光從光源A發(fā)出到射入人的眼睛所用的時(shí)間(保留兩位有效數(shù)字)。【解析】①光路如圖所示，入射角α，折射角β由折射定律②該單色光在池水中傳播速度為v，光從光源A發(fā)出到射入人的眼睛所用的時(shí)間【答案】①；②【考點(diǎn)二】全反射現(xiàn)象的理解和綜合分析【典型例題2】(2022?四川成都市高三(下)二模)如圖，ABD是某三棱鏡的橫截面，，，一束光線垂直于AB邊從E點(diǎn)射入三棱鏡，恰好在BD邊的中點(diǎn)F發(fā)生全反射。已知BE=L，光在真空中的光速為c。求：(1)光線第一次從三棱鏡射出時(shí)的折射角正弦值；(2)光線從E點(diǎn)到第一次從三棱鏡射出經(jīng)過(guò)的時(shí)間。【解析】(1)光路如圖所示因光恰好在BD邊的中點(diǎn)F發(fā)生全反射，則有由，解得光在AD邊上G點(diǎn)的入射角為因，故光在G點(diǎn)第一次射出三棱鏡設(shè)折射角為r，由折射定律有解得(2)光在三棱鏡中的光速為由幾何關(guān)系有由于F為BD邊的中點(diǎn)，故所以由，解得【答案】(1)；(2)【考點(diǎn)三】全反射在光纖中的應(yīng)用【典型例題3】如圖為一光導(dǎo)纖維(可簡(jiǎn)化為一長(zhǎng)玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長(zhǎng)為L(zhǎng)，折射率為n，AB代表端面．已知光在真空中的傳播速度為c.(1)為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣?，求光線在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件；(2)求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L(zhǎng)時(shí)間．【解析】(1)設(shè)光線在端面AB上C點(diǎn)(如圖所示)的入射角為i，折射角為r，由折射定律，得n＝eq\f(sini,sinr)①設(shè)該光線射向玻璃絲內(nèi)壁D點(diǎn)的入射角為α，為了使該光線可在此光導(dǎo)纖維中傳播，應(yīng)有α≥θ②式中，θ是光線在玻璃絲內(nèi)發(fā)生全反射時(shí)的臨界角，它滿足nsinθ＝1③由幾何關(guān)系，得α＋r＝90°④由①②③④式，得sini≤eq\r(n2－1)⑤(2)光在玻璃絲中傳播速度的大小為v＝eq\f(c,n)⑥光速在玻璃絲軸線方向的分量為v2＝vsinα⑦光線從玻璃絲端面AB傳播到其另一端面所需時(shí)間為T(mén)＝eq\f(L,v2)⑧光線在玻璃絲中傳播，在剛好發(fā)生全反射時(shí)，光線從端面AB傳播到其另一端面所需的時(shí)間最長(zhǎng)，由②③⑥⑦⑧式，得Tmax＝eq\f(Ln2,c)⑨【答案】(1)光線在端面AB上的入射角應(yīng)滿足sini≤eq\r(n2－1)(2)光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L(zhǎng)時(shí)間Tmax＝eq\f(Ln2,c)【歸納總結(jié)】光導(dǎo)纖維是全反射現(xiàn)象的應(yīng)用，解決此類問(wèn)題要注意兩點(diǎn)：1．全反射問(wèn)題要使光在光導(dǎo)纖維側(cè)面發(fā)生全反射，光在光纖側(cè)面的入射角必須大于臨界角，注意光在光纖側(cè)面的入射角與進(jìn)入光纖端面時(shí)的入射角之間的關(guān)系．2．傳播時(shí)間問(wèn)題光在光纖中的傳播時(shí)間，等于光纖長(zhǎng)度與光速在光纖軸線方向的分量的比值，在剛好發(fā)生全反射時(shí)，光速在光纖軸線方向的分量最小，時(shí)間最長(zhǎng)．【考點(diǎn)四】光路控制和色散【典型例題4】如圖所示，寬為a的平行光束從空氣斜射到平行玻璃磚上表面，入射角為60°，光束中包含兩種波長(zhǎng)的光，玻璃磚對(duì)這兩種光的折射率分別為n1＝eq\r(3)，n2＝eq\f(5\r(3),6)，光束從玻璃下表面出射時(shí)恰好分成不重疊的兩束，求玻璃磚的厚度d為多少？(已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，結(jié)果可用根式表示)【解析】根據(jù)光的折射定律，則有：n1＝eq\f(sin60°,sinθ1)，n2＝eq\f(sin60°,sinθ2)，得：θ1＝30°，θ2＝37°由分析可知，恰好分開(kāi)時(shí)：x＝d(tan37°－tan30°)又有：x＝