2018-2019学年物理选修3-4鲁科版模块专题复习+专题三光的折射 全反射Word版含答案

一、对光的折射定律和折射率的理解和应用
1.由光的折射定律n＝可知：入射角为0°时，折射角也为0°；入射角增大时，折射角也随着增大.
2.折射中光路是可逆的.
3.折射率是描述介质折光本领的物理量，介质折射率越大，说明其改变光传播方向的能力越强.
4.各种介质的折射率一般是不同的.两种介质相比较：n小的介质称为光疏介质，n大的介质称为光密介质(注：必须是两种介质相互比较而言).
5.某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中传播速度v之比，即n＝(决定式).
6.空气对光的传播影响很小，可以作为真空处理.
[复习过关]
1.一个人站在水面平静湖边，观察离岸一段距离的水下的一条鱼，这个人看到的鱼的位置和鱼在水下真实的位置相比较，下列说法中正确的是(　　)
A.在鱼真实位置的正上方某处
B.在鱼真实位置上方偏向观察者的某处
C.在鱼真实位置下方偏向观察者的某处
D.所给条件不足，无法确定观察到的鱼的位置
答案　B
解析　如图所示，人在岸上看离岸一段距离的水下的鱼，应是从鱼的位置发出的光(实际上是鱼的反射光)，经折射后射入人的眼睛，看到的是鱼的像.把鱼看做一个发光点S，人看到的是折射光线的反射延长线交于发光点S的右上方S′点，这说明人看到的是鱼的虚像，且位置是偏向右上方，所以选项B正确.
2.两束平行的细激光束垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图1所示.已知其中一束光沿直线穿过玻璃，它的入射点是O，另一束光的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点.已知玻璃半圆截面的半径为R，OA＝，OP＝R.求玻璃材料的折射率.
图1
答案　
解析　画出光路图如图所示.其中一束光沿直线穿过玻璃，可知O点为圆心.另一束光从A点沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，设入射角为θ1，折射角为θ2，由几何关系可得：sinθ1＝＝，解得：θ1＝30°.由题意知：OP＝R，由余弦定理知：BP＝R，折射角为：θ2＝60°.由折射定律得玻璃的折射率为：n＝＝＝.
二、光的折射、全反射的综合应用
几何光学是以光线为工具研究光的传播规律，所以解决几何光学问题的关键是根据“光的传播规律”画出光路图，然后再利用几何知识，寻找相应的边角关系.
1.几何光学主要包括四条原理：
(1)光的直线传播规律；
(2)光的反射定律；
(3)光的折射定律；
(4)光路可逆原理.
2.解题时常用的三个公式：
(1)折射定律公式：n＝；
(2)折射率与光速的关系n＝；
(3)全反射的临界角sinC＝.
[复习过关]
3.潜水员在水深为h的地方向水面观望时，发现整个天空及远处地面的景物均呈现在水面处的圆形区域内，已知水的临界角为θ，则所观察到的圆形区域半径为(　　)
A.htanθ B.hsinθ
C. D.
答案　A
解析　如图所示，
水面上景物发出的光线经水面折射后均在顶角为2θ的圆锥里，人的眼睛处在圆锥的顶点处，而最远处的景物进入眼睛的光线几乎是紧贴水面，其入射角接近90°，折射角为θ.因此，人看到的景物呈现在人眼上方以O点为圆心、半径为r的水面区域内，由图可知r＝htanθ.
4.直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图2所示.a、b光相比(　　)
图2
A.玻璃对a光的折射率较大
B.玻璃对a光的临界角较小
C.b光在玻璃中的传播速度较小
D.b光在玻璃中的传播时间较短
答案　C
解析　由题图可知，b折射程度较大，故玻璃对b的折射率较大，A错误；由sinC＝知b的临界角较小，B错误；由v＝知，b在玻璃中的传播速度较小，C正确；b在玻璃中传播距离大且传播速度小，由t＝知，b在玻璃中的传播时间较长，D错误.
5.如图3为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC.光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出.若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？(计算结果可用三角函数表示)
图3
答案　
解析　如图，恰好发生全反射时由几何关系知：入射角θ＝22.5°，则折射率的最小值为n＝.
三、测折射率的方法
测折射率常见的方法有成像法、插针法及全反射法，不管哪种方法其实质是相同的，由折射定律n＝知，只要确定入射角i及折射角r即可测出介质的折射率.
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6.用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa′和bb′，不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在如图4所示的位置上，而实验中其他操作均正确.测得的折射率将(　　)
图4
A.偏大 B.偏小
C.不变 D.无法确定
答案　C
解析　可作出经过玻璃砖的光路图，由几何知识可知，测出的折射角与正确值相同.
7.“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D.在插入第四个大头针D时，要使它________.图5是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边.根据该图可算得玻璃的折射率n＝______.(计算结果保留两位有效数字)
图5
答案　挡住C及A、B的像　1.8(1.6～1.9都算对)
解析　确定出射光线时应使D挡住C和A、B的像，作图如图所示，以O为圆心，OG为半径作圆交AB于E点，过E作a的平行线交法线于F，根据n＝得n＝，测量EF和GH长度计算得n＝1.8.(1.6～1.9均正确，方法亦有多种)