- 3.4 波的干涉-2023-2024学年高二物理上学期同步学案+典例+练习(人教版选择性必修第一册) 试卷 0 次下载
- 3.5 多普勒效应-2023-2024学年高二物理上学期同步学案+典例+练习(人教版选择性必修第一册) 试卷 0 次下载
- 4.2 全反射-2023-2024学年高二物理上学期同步学案+典例+练习(人教版选择性必修第一册) 试卷 0 次下载
- 4.3 光的干涉-2023-2024学年高二物理上学期同步学案+典例+练习(人教版选择性必修第一册) 试卷 1 次下载
- 4.4 实验:用双缝干涉测量光的波长-2023-2024学年高二物理上学期同步学案+典例+练习(人教版选择性必修第一册) 试卷 0 次下载
人教版 (2019)选择性必修 第一册1 光的折射精品课后测评
展开4.1 光的折射
基础知识梳理
一、反射定律和折射定律
1.光的反射
(1)反射现象:光从第1种 射到它与第2种介质的 时,一部分光会返回到第1种介质的现象.
(2)反射定律:反射光线与入射光线、法线处在同一 ,反射光线与入射光线分别位于法线的两侧;反射角等于 .
(3)在光的反射现象中,光路是 的.
2.光的折射
(1)折射现象:光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时, 光会进入第2种介质的现象.
(2)折射定律(如图所示)
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 ,即=n12(式中n12是比例常数).
(3)在光的折射现象中,光路是可逆的.
二、折射率
1.定义:光从真空射入某种介质发生折射时, 的正弦与折射角的正弦之比,叫做这种介质的绝对 ,简称折射率.即n=.
2.折射率与光速的关系:某种介质的折射率,等于光在真空中的传播速度c与光在这种 中的传播速度v之比,即n= .
3.理解:由于c>v,故任何介质的折射率n都大于 .
典型例题分析
考点一:光的折射现象、光路的可逆性
【例1】如图是两个并排而且深度相同的水池,一个装水,另一个未装水,在两池的中央各竖立着一只长度相同而且比池深略高的标杆。当阳光斜照时就会在同一时刻在池底形成杆的影子,且影子都留在了水池底部,下列说法正确的是( )
A.两池中标杆影子长度相同 B.装水的池中标杆影子较长
C.未装水的池中标杆影子较长 D.不能确定哪边的影子较长
【变式练习】
1.关于光的折射,以下说法正确的是( )
A.光发生折射时一定伴随着反射现象
B.光发生折射时可能不发生反射现象
C.光发生折射时一定是入射角大于折射角
D.光发生折射时一定是入射角小于折射角
2.将一根筷子竖直插入装有水的玻璃杯中,从水平方向拍摄的照片如图所示,看上去浸在水中的这段筷子产生了侧移。下列说法正确的是( )
A.筷子侧移是光的反射现象
B.筷子侧移是光的折射现象
C.筷子侧移,说明光路是不可逆的
D.若将杯中的水部分移出,则无法观察到筷子侧移现象
考点二:光的折射定律、折射率
【例2】如图所示,一束光沿AO从空气射入折射率为n的玻璃中,以O点为圆心,R为半径作圆,与折射光的交点为B,过B点向两介质的交界面作垂线,垂足为N,AO的延长线交BN于M,记。再以O点为圆心、r为半径作圆。则( )
A. B. C. D.
【变式练习】
1.如图所示,有一玻璃三棱镜ABC,角A为30°,一束光线垂直于AB射入棱镜,从AC射出进入空气,测得出射光线与AC夹角为30°,则棱镜的折射率为( )
A. B. C. D.
2.一束复色光从空气射向半圆形玻璃砖,再由玻璃砖射向空气中的光路图如图所示。O点是半圆形玻璃砖的圆心,MN是界面。下列说法正确的是( )
A.a光的折射率较大
B.b光的折射率较大
C.b光的波长较长
D.增大入射角,a光先发生全反射
考点三:折射率的波长表达式和速度表达式
【例3】如图所示,A、B两种颜色的激光以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖,其折射光线由圆心O点射出后重合。A、B两种光穿过玻璃砖所需时间分别为tA、tB,折射率分别为nA、nB,则下列说法正确的是( )
A.tA > tB,nA > nB B.tA < tB,nA > nB
C.tA > tB,nA < nB D.tA < tB,nA < nB
【变式练习】
1.如图,一束复色光穿过平行玻璃砖后,分成a、b两束单色光,则下列说法正确的是( )
A.a光的波长小于b光的波长 B.a光的频率大于b光的频率
C.穿过平行玻璃砖后,a、b两束光会相交 D.在该玻璃砖中,a光的传播速度比b光大
2.一束复色光由空气射向玻璃,发生折射而分为a、b两束单色光,其传播方向如图所示则下列关于a、b两束光的说法,正确的是( )
A.玻璃对a光的折射率比b小 B.真空中,a光的波长比b长
C.b光在该玻璃中的传播速度比a大 D.如果a光是绿光,b光可能是紫光
方法探究
一、反射定律和折射定律
1.光的传播方向:当光从一种介质垂直进入另一种介质时,传播方向不变;斜射时,传播方向改变.
2.光的传播速度:光从一种介质进入另一种介质时,传播速度一定发生变化.
当光垂直界面入射时,光的传播方向虽然不变,但光传播的速度发生变化.
3.光的折射中入射角与折射角的大小关系:当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时,入射角大于折射角,当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时,入射角小于折射角.
4.反射定律和折射定律应用的步骤
(1)根据题意画出光路图.
(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系,要注意入射角、反射角、折射角均是光线与法线的夹角.
(3)利用反射定律、折射定律及几何规律列方程求解.
二、折射率
1.对折射率的理解
(1)折射率:n=,θ1为真空中的光线与法线的夹角,不一定为入射角;而θ2为介质中的光线与法线的夹角,也不一定为折射角.
(2)折射率n是反映介质光学性质的物理量,它的大小由介质本身和光的频率共同决定,与入射角、折射角的大小无关,与介质的密度没有必然联系.
2.折射率与光速的关系:n=
(1)光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关,由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v,所以任何介质的折射率n都大于1.
(2)某种介质的折射率越大,光在该介质中的传播速度越小.
课后小练
一、单选题
1.某同学观察一束光从空气射向水中的反射和折射现象,画出的光路图正确的是( )
A. B.
C. D.
2.如图所示,真空中有一个半径为R、折射率的透明玻璃球。一束光沿与直径成角的方向从P点射入玻璃球,并从Q点射出,求光在玻璃球中的传播时间。(已知光在真空中的传播速度为c)( )
A. B. C. D.
3.在图中的虚线表示两种介质的界面及其法线,实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线,以下说法正确的是( )
①bO不可能是入射光线 ②aO不可能是入射光线
③cO不可能是入射光线 ④Ob一定是反射光线
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
4.如图,长方体玻璃砖的横截面为矩形MNPQ,,其折射率为。一束单色光在纸面内以的入射角从空气射向MQ边的中点O,则( )
A.光在MQ边的折射角为60° B.光在MQ边的折射角为30°
C.光在MN边的入射角为45° D.光在MIN边的入射角为30°
5.红、绿、黄三条入射光线,分别沿与三棱镜的底面平行的方向射向三棱镜的一个侧面,从三棱镜的另一个侧面射出,且出射光线与三棱镜底边延长线交于三点,三点到三棱镜底边中点的距离分别为s1、s2、s3,则( )
A.s1=s2=s3 B.s1
6.一束光从某种介质射入空气中时,入射角θ1=30°,折射角θ2=60°,光路如图所示,则下列说法正确的是( )
A.此介质折射率为
B.此介质折射率为
C.光在介质中速度比在空气中大
D.当入射角增大时,折射角增大,折射率也增大
7.现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成,夜间行车时,它能把车灯射出的光逆向返回,所以标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制作的。如图所示,一束单色光射入一玻璃球体,入射角为60°。已知光线在玻璃球内经一次反射后,再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为( )
A. B.1.5 C. D.2
8.如图所示,P、Q是两种透明材料制成的两块直角梯形的棱镜,叠合在一起组成一个长方体。某单色光沿与P的上表面成θ角的方向斜射向P,其折射光线正好垂直通过两棱镜的界面,已知材料的折射率分别为nP、nQ。则( )
A.若,从Q的下表面射出的光线与入射到P的上表面的光线平行
B.若,从Q的下表面射出的光线与入射到P的上表面的光线不平行
C.若,从Q的下表面射出的光线与下表面所夹的锐角可能等于θ
D.若,从Q的下表面射出的光线与下表面所夹的锐角一定大于θ
二、多选题
9.某同学做测玻璃折射率实验时,在白纸上放好上、下表面平行的玻璃砖,玻璃砖厚度为L,如图示入射光线与折射光线(CD边出射光线未画出),若入射角i=60°,测出折射角r=30°,光在真空中的光速为,则( )
A.玻璃砖的折射率
B.光在玻璃中传播的时间为
C.光在玻璃中传播的时间
D.若画图时误将玻璃砖向上平移一小段,导致描出的上界面AB比实际位置高,则测得的折射率将偏大
10.在“插针法”测玻璃砖折射率的实验中,下列说法正确的是( )
A.实验中应测量入射光线与玻璃砖的夹角作为入射角,折射光线与玻璃砖的夹角作为折射角
B.实验中,手不能触摸玻璃砖的光洁面,也不能把玻璃砖当尺子使用
C.如果是不平行的玻璃砖,不能用插针法确定折射光线
D.若实验中,玻璃砖与白纸的相对位置发生变化,则应重新实验
E.大头针应竖直插在纸上,且两大头针之间的距离应稍大一些
11.甲在做“测定玻璃的折射率”的实验时,法线画得与界面不垂直,出现如图(a)所示的倾斜;乙在放置玻璃砖时,玻璃砖的平面没有与重合,出现如图(b)所示的偏差。则他们测得的折射率与真实值相比( )
A.甲的偏小 B.乙的偏小 C.甲的偏大 D.乙的偏大
12.如图所示,是半圆柱玻璃体的对称面和纸面的交线,与平行的一细束光,从真空中射向半圆柱玻璃体,从玻璃体右方射出后分成A、B两细束光,其光路图如图所示。是垂直于放置的光屏,A、B两细束光在光屏上形成两个光斑和,光斑刚好在连线上。根据该光路图,下列说法正确的是( )
A.该玻璃体对A光的折射率比对B光的折射率小
B.在真空中,A光的波长比B光的波长长
C.在该玻璃体中,A光比B光的传播速度大
D.A光的频率比B光的频率高
E.A光从玻璃体射出到真空后,其频率变高
三、填空题
13.一束光从空气射向折射率为的某种介质,若反向光线与折射光线垂直,则入射角为 __________ 。真空中的光速为c ,则光在该介质中的传播速度为 __________ 。
14.如图,某同学在研究色散现象时,对着圆心O从半圆形“空腔”玻璃砖ABC(内部为真空,周围是玻璃)的弧形面上P点射入一束白光,发现在与AC平行的屏幕上出现了彩色光带DD′。
①光带上最靠近D的是__________(填“红”、“绿”或“紫”)光;②取走玻璃砖后,该同学测得了以下数据:PO=10cm,OD=54.6cm,PQ=8cm,DQ′=27.3cm,由此可知,玻璃对射向D的色光的折射率为_________;已知真空中的光速为3×108m/s,则该色光在玻璃砖中的光速为__________m/s。
15.如图所示,一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率。他先用刻度尺测出广口瓶瓶口内径d。然后在瓶内装满水,再将刻度尺沿瓶口边缘竖直插入水中。他沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去,恰能看到刻度尺的刻度(即图中A点),同时看到水面上的B点刻度的像B'恰与A点的像相重合。水面恰与直尺的C点相平,读出_______和_______的长度(用图中字母表示)。由题中所给条件,可以计算水的折射率_______。
16.如图所示是半径为5cm的玻璃球,某单色细光束AB通过此玻璃球时的折射率为,光束AB平行于过球心的直线 MN,且两线相距2.5cm,CD为出射光线。则此单色光线AB进入玻璃球时的折射角为___________,出射光线CD与MN所成的角为______________。
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