(新高考)高考物理一轮复习第14章第1讲《光的折射、全反射》 (含解析)

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第1讲 光的折射、全反射
目标要求 1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.2.掌握发生全反射的条件并会用全反射的条件进行相关计算．
考点一 折射定律 折射率
1．折射定律
(1)内容：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正比．
(2)表达式：eq \f(sin θ1,sin θ2)＝n12(n12为比例常数)．
2．折射率
(1)定义式：n＝eq \f(sin θ1,sin θ2).
(2)计算公式：n＝eq \f(c,v).因为vsin 60°>eq \f(1,n)③
即θ大于全反射临界角，因此光线在E点发生全反射．
(2)设光线在AC边上的F点射出棱镜，入射角为i′，折射角为r′，由几何关系、反射定律及折射定律，有i′ ＝90°－θ④
sin i＝nsin r⑤
nsin i′＝sin r′⑥
联立①②④⑤⑥式并代入题给数据，
得sin r′＝eq \f(2\r(2)－\r(3),4)
由几何关系可知，r′即为从AC边射出的光线与最初的入射光线的夹角．
11．(2021·河北省1月选考模拟·16)如图，一潜水员在距海岸A点45 m的B点竖直下潜，B点和灯塔之间停着一条长4 m的皮划艇．皮划艇右端距B点4 m，灯塔顶端的指示灯与皮划艇两端的连线与竖直方向的夹角分别为α和β(sin α＝eq \f(4,5)，sin β＝eq \f(16,37))，水的折射率为eq \f(4,3)，皮划艇高度可忽略．
(1)潜水员在水下看到水面上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里．若海岸上A点恰好处在倒立圆锥的边缘上，求潜水员下潜的深度；
(2)求潜水员竖直下潜过程中看不到灯塔指示灯的深度范围．
答案 见解析
解析 (1)潜水员在水下看到景物示意图如图甲
潜水员下潜深度为eq \x\t(BO)，则有
sin C＝eq \f(1,n)⇒sin C＝eq \f(3,4)⇒tan C＝eq \f(3,\r(7))
结合几何图形可有
tan C＝eq \f(\x\t(AB),\x\t(BO))，其中eq \x\t(AB)＝45 m
由以上数据可得eq \x\t(BO)＝15eq \r(7) m
(2)由题意分析，由于皮划艇遮挡引起水下看不到灯光，光路示意图如图乙
①灯光到达皮划艇右端E点，则有
n＝eq \f(sin α,sin θ1)⇒sin θ1＝eq \f(sin α,n)＝eq \f(3,5)⇒tan θ1＝eq \f(3,4)
tan θ1＝eq \f(\x\t(BE),h1)⇒h1＝eq \f(16,3) m
②灯光到达皮划艇左端F点，则有
n＝eq \f(sin β,sin θ2)sin θ2＝eq \f(12,37)⇒tan θ2＝eq \f(12,35)
tan θ2＝eq \f(\x\t(BF),h2)⇒h2＝eq \f(70,3) m
综上所述，潜水员在水下eq \f(16,3) m至eq \f(70,3) m之间看不到灯光．自主命题卷
全国卷
考
情
分
析
2021·广东卷·T16(2) 光的折射、全反射
2021·湖南卷·T16(2) 光的折射
2021·河北卷·T16(2) 光的折射、全反射
2020·浙江7月选考·T13 光的折射、全反射
2020·北京卷·T1 光的干涉
2020·山东卷·T3 双缝干涉
2020·江苏卷·T13B(1) 电磁波
2020·北京卷·T3 电磁波、光的衍射
2019·北京卷·T14 光的干涉、衍射
2021·浙江6月选考·T17(2) 实验：用双缝干涉实验测光的波长
2019·天津卷·T9(2) 实验：测量玻璃的折射率
2021·全国甲卷·T34(1) 光的折射
2021·全国乙卷·T34(2) 光的折射、全反射
2020·全国卷Ⅱ·T34(2) 光的折射、全反射
2020·全国卷Ⅲ·T34(2) 光的折射、全反射
2019·全国卷Ⅰ·T34(2) 光的折射
2019·全国卷Ⅲ·T34(2) 光的折射、全反射
2019·全国卷Ⅱ·T34(2) 实验：用双缝干涉实验测光的波长
试题情境
生活实践类
全反射棱镜、光导纤维、增透膜、偏振滤光片、激光、雷达、射电望远镜、X射线管等
学习探究类
折射定律、全反射、测量玻璃的折射率、光的干涉现象、光的衍射、光的偏振现象、电磁振荡、用双缝干涉实验测光的波长
平行玻璃砖
三棱镜
圆柱体(球)
对光线的作用
通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移
通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折
圆界面的法线是过圆心的直线，光线经过两次折射后向圆心偏折
介质
光密介质
光疏介质
折射率
大
小
光速
小
大
相对性
若n甲＞n乙，则甲相对乙是光密介质
若n甲＜n丙，则甲相对丙是光疏介质