第十四章 光學(xué) 第71課時(shí)　光的折射　全反射　雙基落實(shí)課學(xué)生用

第71課時(shí)光的折射全反射[雙基落實(shí)課]（2023·湖南高考7題）一位潛水愛好者在水下活動(dòng)時(shí)，利用激光器向岸上救援人員發(fā)射激光信號(hào)，設(shè)激光光束與水面的夾角為α，如圖所示。他發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)α大于41°時(shí)，岸上救援人員才能收到他發(fā)出的激光光束。判斷下列說法的正誤：（1）救援人員收到潛水愛好者發(fā)出的激光光束，這是光的折射現(xiàn)象。（）（2）激光器向岸上救援人員發(fā)射的激光信號(hào)在水面處一定同時(shí)發(fā)生反射和折射。（）（3）激光光束與水面發(fā)生全反射的臨界角C＝41°。（）（4）救援人員的眼睛是逆著射入眼睛的光線方向，通過至少兩條光線的交點(diǎn)才能確定潛水愛好者的位置。（）考點(diǎn)一光的折射定律折射率[互動(dòng)共研類]1.對(duì)折射率的理解（1）折射率的大小不僅與介質(zhì)有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)，在同種介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大。（2）折射率的大小不僅反映了介質(zhì)對(duì)光的折射本領(lǐng)，也反映了光在介質(zhì)中傳播速度的大小，v＝cn（3）同種色光在不同介質(zhì)中的波速、波長(zhǎng)不同，但頻率相同。2.應(yīng)用光的折射定律解題的一般思路（1）根據(jù)入射角、折射角及反射角之間的關(guān)系，作出比較完整的光路圖。（2）充分利用光路圖中的幾何關(guān)系，確定各角之間的聯(lián)系，根據(jù)折射定律求解相關(guān)的物理量：折射角、折射率等。（3）注意在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的?！镜淅?】（2023·全國(guó)乙卷34題）如圖，一折射率為2的棱鏡的橫截面為等腰直角△ABC，AB＝AC＝l，BC邊所在底面上鍍有一層反射膜。一細(xì)光束沿垂直于BC方向經(jīng)AB邊上的M點(diǎn)射入棱鏡，若這束光被BC邊反射后恰好射向頂點(diǎn)A，求M點(diǎn)到A點(diǎn)的距離。嘗試解題1.【折射現(xiàn)象的分析】（2023·江蘇高考5題）地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，太陽(yáng)光斜射向地面的過程中會(huì)發(fā)生彎曲。下列光路圖中能描述該現(xiàn)象的是（）2.【折射定律的應(yīng)用】（多選）如圖所示，兩束不同頻率的平行單色光a、b從水射入空氣（空氣折射率為1）發(fā)生如圖所示的折射現(xiàn)象（α＜β），下列說法正確的是（）A.水對(duì)a的折射率比水對(duì)b的折射率小B.在水中的傳播速度va＞vbC.在空氣中的傳播速度va＞vbD.僅把空氣和水對(duì)調(diào)，其他條件不變，則仍有α＜β考點(diǎn)二光的折射和全反射的綜合問題[互動(dòng)共研類]1.解答全反射問題的技巧（1）解答全反射問題時(shí)，要抓住發(fā)生全反射的兩個(gè)條件：①光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；②入射角大于或等于臨界角。（2）利用好光路圖中的臨界光線，準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵，且在作光路圖時(shí)盡量與實(shí)際相符。2.求解光的折射、全反射問題的三點(diǎn)注意（1）明確哪種是光密介質(zhì)、哪種是光疏介質(zhì)。同一種介質(zhì)，相對(duì)于其他不同的介質(zhì)，可能是光密介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì)。（2）如果光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，則無(wú)論入射角多大，都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。（3）當(dāng)光照射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，往往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射?！镜淅?】（2023·湖北高考6題）如圖所示，楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為30°，OP邊上的點(diǎn)光源S到頂點(diǎn)O的距離為d，垂直于OP邊的光線SN在OQ邊的折射角為45°。不考慮多次反射，OQ邊上有光射出部分的長(zhǎng)度為（）A.12d B.2C.d D.2d聽課記錄

【典例3】（2022·全國(guó)甲卷34題）如圖，邊長(zhǎng)為a的正方形ABCD為一棱鏡的橫截面，M為AB邊的中點(diǎn)。在截面所在平面內(nèi)，一光線自M點(diǎn)射入棱鏡，入射角為60°，經(jīng)折射后在BC邊的N點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，反射光線從CD邊的P點(diǎn)射出棱鏡。求棱鏡的折射率以及P、C兩點(diǎn)之間的距離。嘗試解題1.【全反射條件的理解及應(yīng)用】（2022·遼寧高考5題）完全失重時(shí)，液滴呈球形，氣泡在液體中將不會(huì)上浮。2021年12月，在中國(guó)空間站“天宮課堂”的水球光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，航天員向水球中注入空氣形成了一個(gè)內(nèi)含氣泡的水球。如圖所示，若氣泡與水球同心，在過球心O的平面內(nèi)，用單色平行光照射這一水球。下列說法正確的是（）A.此單色光從空氣進(jìn)入水球，頻率一定變大B.此單色光從空氣進(jìn)入水球，頻率一定變小C.若光線1在M處發(fā)生全反射，光線2在N處一定發(fā)生全反射D.若光線2在N處發(fā)生全反射，光線1在M處一定發(fā)生全反射2.【光的折射和全反射的綜合】（多選）（2024·九省聯(lián)考河南）如圖，將一平面鏡置于某透明液體中，光線以入射角i＝45°進(jìn)入液體，經(jīng)平面鏡反射后恰好不能從液面射出。此時(shí)，平面鏡與水平面（液面）夾角為α，光線在平面鏡上的入射角為β。已知該液體的折射率為2，下列說法正確的是（）A.β＝30°B.β＝37.5°C.若略微增大α，則光線可以從液面射出D.若略微減小i，則光線可以從液面射出考點(diǎn)三光路控制及光的色散現(xiàn)象[素養(yǎng)自修類]1.【三棱鏡的色散】如圖所示，一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b，波長(zhǎng)分別為λa、λb，該玻璃對(duì)單色光a、b的折射率分別為na、nb，則（）A.λa＜λb，na＞nb B.λa＞λb，na＜nbC.λa＜λb，na＜nb D.λa＞λb，na＞nb2.【球體的色散】（多選）《夢(mèng)溪筆談》是中國(guó)科學(xué)技術(shù)史上的重要文獻(xiàn)，書中對(duì)彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨則有之”。彩虹成因的簡(jiǎn)化示意圖如圖所示，設(shè)水滴是球形的，圖中的圓代表水滴過球心的截面，入射光線在過此截面的平面內(nèi)，a、b是兩種不同頻率的單色光。下列說法正確的是（）A.雨后太陽(yáng)光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹B.水滴對(duì)a光的臨界角小于對(duì)b光的臨界角C.在水滴中，a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)D.在水滴中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度3.【全反射棱鏡對(duì)光路的控制】自行車上的紅色尾燈不僅是裝飾品，也是夜間騎車的安全指示燈，它能把來自后面的光線反射回去。某種自行車尾燈可簡(jiǎn)化為由許多整齊排列的等腰直角三棱鏡（折射率n＞2）組成，棱鏡的橫截面如圖所示。一平行于橫截面的光線從O點(diǎn)垂直AB邊射入棱鏡，先后經(jīng)過AC邊和CB邊反射后，從AB邊的O'點(diǎn)射出，則出射光線是（）A.平行于AC邊的光線① B.平行于入射光線的光線②C.平行于CB邊的光線③ D.平行于AB邊的光線④

4.【平行玻璃磚對(duì)光路的控制】（多選）如圖所示，兩細(xì)束平行的單色光a、b射向同一塊上、下表面平行的玻璃磚的上表面，最終都從玻璃磚的下表面射出。已知玻璃對(duì)單色光b的折射率較小，那么下列說法中正確的有（）A.a光束在玻璃磚中傳播速度比b光小B.從玻璃磚下表面射出后，兩束光不一定平行C.從玻璃磚下表面射出后，兩束光之間的距離一定增大了D.從玻璃磚下表面射出后，兩束光之間的距離可能和射入前相同1.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體（球體）對(duì)光路的控制特點(diǎn)平行玻璃磚三棱鏡圓柱體（球體）結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形的三棱鏡橫截面是圓對(duì)光線的作用通過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圓心的直線，光線經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折應(yīng)用測(cè)