2024-2025学年物理鲁科版（2019）选择性必修第一册 第4章 光的折射和全反射 章末素养提升学案

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2024-2025学年鲁科版（2019）选择性必修第一册 第4章 光的折射和全反射 章末素养提升学案例1　(2023·朝阳市高二月考)关于光现象及其应用，下列说法正确的有(　　)A．海市蜃楼是光在不均匀介质中发生光的折射造成的B．门镜俗名叫作猫眼，可以扩大视野是利用光的反射现象C．无影灯是手术室里医生用的一种灯，是应用光的折射现象D．分光镜是一个可以将一束光分成多束的光学装置，是利用光的全反射原理例2　(多选)(2023·吕梁市高二月考)等腰三角形abc为一棱镜的横截面，ab＝ac，一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法正确的是(　　)A．甲光的波长比乙光的长B．甲光的频率比乙光的高C．在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大D．该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率例3　(2023·济南市高二月考)半径为R的半圆形玻璃砖如图所示放置，AB面水平，O为圆心。一束单色光与水平面成45°角照射到AB面上的D点，D为OA中点，折射光线刚好照射到圆弧最低点C，光线在C点折射后照射到地面的E点(图中未画出)，将入射点从D点移到O点，保持入射方向不变，最终光线也照射到地面上的E点，不考虑光在圆弧面上的反射，则(　　)A．玻璃砖对光的折射率为eq \f(\r(10),3)B．玻璃砖对光的折射率为eq \r(2)C．C、E两点的距离为eq \r(2)RD．C点离地面的高度为eq \r(2)R例4　如图所示，等边三角形ABC为透明柱状介质的横截面，一束平行于角平分线BD的单色光由AB面射入介质，经AB面折射的光线恰平行于BC。(1)求介质对此单色光的折射率n；(2)若光在真空中的传播速度为c，求光在此介质中的传播速度。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例5　如图所示，某同学想把剖面MON为等腰三角形的玻璃砖加工成“玻璃钻石”。已知顶角∠MON＝2θ，该玻璃砖材料的折射率n＝2。现有一束光垂直于MN边入射。(1)为了使该光在OM边和ON边都能发生全反射，求θ的取值范围；(2)若θ＝42°，试通过计算说明该光第一次返回MN边能否射出。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例6　(2023·海南卷)用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2处，回答下列问题：(1)请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图；(2)已经测出AB ＝ l1，OA ＝ l2，S1S2＝ l3，则折射率n＝_________________________(用l1、l2、l3表示)；(3)若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会________(填“变大”“变小”或“不变”)。章末素养提升eq \f(sin i,sin r)　>　eq \f(c,v)　光密　光疏大于或等于例1　A　[海市蜃楼是光在不均匀介质中不沿直线传播的现象，是光的折射造成的，A正确；猫眼扩大视野利用光的折射原理，B错误；无影灯是利用光的直线传播原理，C错误；分光镜是应用光的折射而产生色散的原理，D错误。]例2　AC　[根据折射定律和反射定律做出如图光路图由图可知，乙光的折射角小，根据折射定律可知乙光的折射率大，故甲光的频率比乙光的低，故B、D错误；根据λ＝eq \f(c,f)可知甲光的波长比乙光的长，故A正；根据v＝eq \f(c,n)可知在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大，故C正确。]例3　C　[根据题意，由几何关系可知，光在D点的折射角的正弦值为sin i＝eq \f(\f(R,2),\r(\f(R,2)2＋R2))＝eq \f(\r(5),5)，由折射定律可得，玻璃砖对光的折射率为n＝eq \f(sin 45°,sin i)＝eq \f(\r(10),2)，故A、B错误；根据题意和折射定律画出光路图，如图所示，设FC的距离为h，由几何关系有FE＝h，OE＝eq \r(h2＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(h＋R))2)，则有sin ∠FOE＝eq \f(h,\r(h2＋h＋R2))＝eq \f(\r(5),5)，解得h＝R，则CE＝eq \r(h2＋h2)＝eq \r(2)R，故D错误，C正确。]例4　(1)eq \r(3)　(2)eq \f(\r(3),3)c解析　(1)依题意作出光路图，由几何关系得，入射角i＝60°，折射角r＝30°由折射定律n＝eq \f(sin i,sin r)解得n＝eq \r(3)。(2)光在此介质中的传播速度为v＝eq \f(c,n)＝eq \f(\r(3),3)c。例5　见解析解析　(1)光路图如图所示，光在玻璃砖内表面恰好发生全反射，满足sin C＝eq \f(1,n)，则C＝30°在OM边发生全反射应有90°－θ≥C在ON边发生全反射应有3θ－90°≥C解得40°≤θ≤60°(2)若θ＝42°，则该光第一次返回MN边时入射角为i＝180°－4θ＝12°由于12°