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1、第第 1 讲 光的反射与折射 全反射讲 光的反射与折射 全反射 考试标准 知识内容考试要求说明 光的反射与折射c 全反射c 光的颜色、色散b 不要求引入相对折射率的概念. 一、光的反射与折射 1.反射定律 反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反 射角等于入射角. 2.折射定律 (1)内容：如图 1 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. 图 1 (2)表达式：n. sin 1 sin 2 (3)在光的折射现象中，光路是可逆的. 3.折射率 (1)折射率是一个反映介质的光学
2、性质的物理量. (2)定义式：n. sin 1 sin 2 (3)计算公式：n ，因为 vb C.nanb 答案 BC 解析 一束光经过三棱镜折射后，折射率小的光偏折较小，而折射率小的光波长较长，所以 ab，nan乙n丙 B.波长 的关系 甲乙丙，选项 B 错误，C 正确；光由水珠 出射到空气时的入射角等于光从空气射入水珠时的折射角，根据光的可逆性知，它们由水珠 出射到空气的折射角均等于光从空气射入水珠的入射角，所以 甲乙丙，选项 D 正确. 11.(多选)如图 9 所示，杯中装满水，上方有一点 A，杯底有一点 B，A、B 连线和水面的交点 为 O，现在 A 点用很细的一束红光照向水面上的 P
3、 点，正好在 B 点形成亮点.若在 A 点用很 细的另一颜色的光照向水面上的 Q 点，也正好在 B 点形成亮点.下列说法正确的是( ) 图 9 A.不管另一种光是什么颜色，P 点和 Q 点都在 O 点的右边 B.若另一种光是紫色，则 Q 点距 O 点较远 C.若另一种光是蓝色，则 Q 点距 O 点较近 D.若另一种光是黄色，P 点和 Q 点都在 O 点的左边 答案 AB 解析 光从空气射入水中发生折射，根据折射定律知：折射角小于入射角，故知要在 B 点形 成亮点，P、Q 都应在 O 点右边，故 A 正确，D 错误.假设紫光也照向水面上的 P 点，由于水 对紫光的折射率大于水对红光的折射率，根据
4、折射定律 n可知紫光的折射角较小，折 sin 1 sin 2 射光线更靠近法线，则杯底上光斑落在 B 点的左侧，所以要使紫光照向水面上的 Q 点，也正 好在 B 点形成亮点， Q 点距 O 点更远， 故 B 正确.水对蓝光的折射率也比水对红光的大， 同理， 若另一种光是蓝色，Q 点距 O 点较远，故 C 错误. 12.如图 10 所示，一个三棱镜的截面为等腰直角ABC，A 为直角.此截面所在平面内的光 线沿平行于 BC 边的方向射到 AB 边，进入棱镜后直接射到 AC 边上，并刚好能发生全反射. 该棱镜材料的折射率为( ) 图 10 A. B. C. D. 6 2 2 3 2 3 答案 A 解
5、析 三棱镜的截面为等腰直角ABC，光线沿平行于 BC 边的方向射到 AB 边，则第一次折 射时的入射角等于 45， 射到 AC 边上， 并刚好能发生全反射， 则有 sin C .由折射定律可得 ： n 1 n ， 联立得：n. sin 45 sin90C sin 45 cos C 6 2 13.(多选)如图 11 所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分成各种单色光，对其中 a、b、c 三种色光，下列说法正确的是( ) 图 11 A.c 色光在该玻璃三棱镜中的速度最大 B.三种色光的波长关系为 abc C.若分别让 a、b、c 三色光通过同一双缝干涉装置，则 a 光形成的相邻干涉条纹的间距最大
6、D.若让 a、b、c 三色光以相同的入射角从某介质射向真空，b 光恰能发生全反射，则 a 光也 一定能发生全反射 答案 AD 解析 根据光的偏折程度可知， 该玻璃三棱镜对 c 光的折射率最小， 对 a 光的折射率最大， 则 c 光的波长最长，a 光波长最短，故 B 错误.c 光的折射率最小，由公式 v 分析得知，三色光在 c n 玻璃三棱镜中传播时 c 光速度最大，故 A 正确.c 光的波长最长，a 光波长最短，而相邻干涉条 纹的间距与波长成正比， 则 a 光形成的相邻干涉条纹的间距最小， 故 C 错误.a 光的折射率最大， 由临界角公式 sin C 分析得知，a 光的临界角最小，若让 a、b
7、、c 三色光以相同的入射角从 1 n 某介质射向真空，b 光恰能发生全反射，则 a 光也一定能发生全反射，故 D 正确. 14.(多选)如图 12 甲所示，可以用来测定半圆柱形玻璃砖的折射率 n，O 是圆心，MN 是法线. 一束单色光线以入射角 i30由玻璃砖内部射向 O 点， 折射角为 r， 当入射角增大到也为 r 时， 恰好无光线从玻璃砖的上表面射出.让该单色光分别通过宽度不同的单缝 a、b 后，得到图乙 所示的衍射图样(光在真空中的传播速度为 c).则下列说法正确的是( ) 图 12 A.此光在玻璃砖中的全反射临界角为 60 B.玻璃砖的折射率 n 2 C.单缝 b 宽度较大 D.光的偏
8、振现象说明光是一种纵波 答案 BC 解析 根据折射定律有 n，由题知，玻璃砖的全反射临界角等于 C，则有 sin C ，结 sin r sin i 1 n 合 i30，Cr，解得 n，C45，故 A 错误，B 正确.由题图乙知，单色光通过单缝 a2 后衍射现象比较明显，所以单缝 a 宽度较小，单缝 b 宽度较大，故 C 正确.偏振是横波特有的 现象，光的偏振现象说明光是一种横波，故 D 错误. 15.(多选)ABCDE 为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，ABBC，由 a、b 两种单 色光组成的细光束从空气垂直 AB 射入棱镜，经两次反射后光线垂直 BC 射出，且在 CD、AE 边只有
9、 a 光射出，光路如图 13 所示，则 a、b 两束光( ) 图 13 A.在真空中，a 光的传播速度比 b 光大 B.在棱镜内，a 光的传播速度比 b 光小 C.以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角较小 D.分别通过同一双缝干涉装置，a 光的相邻亮条纹间距大 答案 CD 解析 所有光在真空中有相同的速度，A 错误；在 CD 界面上，由题图可知，相同入射角 a 光发生了折射，b 光发生了全反射，说明 b 光比 a 光折射率大，由公式 v 可知，同种介质 c n 中 a 光传播速度大，B 错误；由于 b 光的折射率大，根据 n，可知以相同的入射角从 sin 1 sin 2 空气斜射入水中时，b 光的折射角较小，C 正确；折射率小的光的波长长，通过同一双缝干 涉装置，a 光的相邻亮条纹间距大，D 正确.