高考物理专题复习光学生.pdf

学习必备欢迎下载光学专题复习总体感知知识网络第一部分光的折射全反射知识要点梳理知识点一折射定律知识梳理1光的折射光射到两种介质的界面处，一部分进入到另一种介质中，并且改变原来的传播方向的现象叫做光的折射2折射定律折射光线跟入射光线和法线在同一平面上，并且分别位于法线两侧，入射角i 的正弦跟折射角r 的正弦成正比，即常数3折射率光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i 的正弦跟折射角r 的正弦之比，叫做这种介质的折射率，即它还等于光在真空中的速度c 跟光在这种介质中的速度v 之比，即特别提醒：（1）任何介质的折射率均大于12）相比较而言，折射率大的物质叫光密介质，折射率小的物质叫光疏介质，因此光疏介质或光密介精品p d f 资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 26 页 - - - - - - - - - - 精品学习资料 - - -p d f 精品资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备欢迎下载质是相对的3）介质的折射率表明了介质的折光能力，是由介质的属性决定的，不同的介质有不同的折射率，所以光在不同的介质中的速度不同。

4）光的折射现象中，光路是可逆的疑难导析1怎样认识折射定律折射定律给出了入射光线、法线、折射光线三线的空间分布，即三线在同一个垂直于界面的平面内，分别位于两种介质中，且位于法线两侧；给出了两角的数量关系，即两角正弦值之比是一个常数，不是两角之比是一个常数入射角和折射角分别是入射线和法线、折射线和法线的夹角，而不是跟界面的夹角2如何理解折射率（1）当光从真空射入某一介质中时，入射角、折射角都可以发生变化，但它们的正弦值之比却是不变的，是一个常数，例如，当介质是水时，这个常数是1.33 2）对于不同介质，这个常数不同例如光从真空射入玻璃时这个常数是1.5 介质不同n 不同，说明n 反映了介质的光学性质，这个常数叫介质的绝对折射率，简称折射率光在介质中的传播速度与介质的折射率n 有关，即，对此公式要求能熟练运用，但不要求知道公式是怎么来的由知道介质的折射率n1，即，就是说光由真空射入介质时，都是入射角大于折射角，折射光线向法线偏折；反之当光由介质射入真空时，入射角小于折射角，折射光线远离法线偏折折射率 n是反映介质光学性质的物理量，它的大小只能由介质本身的物质结构及光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关，“折射率n 与入射角的正弦成正比，与折射角的正弦成反比”的说法是错误的。

例如：入射角正弦值变为原来的2 倍，折射角的正弦亦变为原来的2 倍，但 n 不变空中有一只小鸟，距水面 3m，其正下方距水面4m深处的水中有一条鱼已知水的折射率为4/3 1）鸟从空中看到水中的鱼离它的距离是多少？（2）鱼在水中看空中的鸟离它的距离是多少？知识点二全反射知识梳理1全反射光从光密介质射入光疏介质时，在界面处，一部分光被反射，另一部分光被折射到另一种介质中，随着入射角的增大，折射角增大，且折射光线能量减弱，反射光线能量增强，当入射角增大到某一角度时，使折射角等于，折射光线消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射2临界角精品p d f 资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 26 页 - - - - - - - - - - 精品学习资料 - - -p d f 精品资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备欢迎下载在全反射中，当折射角等于时的入射角叫临界角临界角 C的计算：当光线由某种折射率为n 的介质射入真空（或空气）时，3发生全反射的条件光从光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于临界角。

4全反射现象的应用在理解并掌握了全反射现象及其产生的条件后，可以举出一些现象，运用全反射的知识进行分析解释例如：（1）草叶上的露珠在阳光照射下晶莹透亮，空试管放在盛水的烧杯中，会看到试管壁很明亮，等等2）光导纤维是全反射的实际应用，与现代科学技术的发展关系密切光导纤维，简称光纤，如图所示光导纤维是利用全反射的原理来传播光信号的，通常光纤是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射，利用光纤可实现光纤通信，而光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰疑难导析对全反射现象的理解全反射现象在生活中常会遇到，在学习中要认识并掌握全反射现象产生的条件：一是光由光密介质进入光疏介质，二是入射角大于（或等于）临界角首先要正确理解“光密”和“光疏”的概念，不但要了解“密”与“疏”是相对而言的，还不能把光密与光疏跟介质密度的大小混同起来，例如酒精对水来说是光密介质，它的密度却比水小其次，要正确理解临界角的概念为此，要清楚地认识到在全反射现象中折射角随入射角的增大而增大，入射角增大到某一角度时，折射角达到最大值（） ，再增大入射角，光疏介质中就没有折射光了，还要注意，随着入射角和折射角的增大，反射光不断增强，折射光不断减弱，当折射角接近时，折射光急剧减弱（直到为零），反射光急剧增强（直到跟入射光强度相等） 。

光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播以下关于光导纤维的说法正确的是（） A 内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 B 内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 C 内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射 D 内芯的折射率与外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用知识点三棱镜、光的色散知识梳理精品p d f 资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 26 页 - - - - - - - - - - 精品学习资料 - - -p d f 精品资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备欢迎下载1棱镜棱柱形的透明体为棱镜，而横截面为三角形的棱镜即为三棱镜折射率大于周围介质的棱镜具有使光线向底面偏折的作用，一个物体通过它所成的虚像则向顶角偏移而折射率小于周围介质的棱镜对光线的作用则正好相反需注意的是光在通过三棱镜时，光线要经过两次折射2一束白光经棱镜折射后会发生色散现象。

复色光在介质中由于折射率不同而分解成单色光的现象，叫做光的色散一束白光通过三棱镜后产生色散，在屏上形成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫彩色光谱，说明白光是复色光3不同色光在介质中的速度是不同的红光在玻璃中的光速最大，故红光在玻璃中的折射率最小，偏向角也最小， 而紫光在玻璃中的光速最小，故紫光在玻璃中的折射率最大，偏向角也最大，因此白光由于各色光通过棱镜后偏向角不同而产生色散现象（如图）特别提醒：（1）白光为复色光2）同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大3）不同色光在同一介质中传播速度不同疑难导析正确理解光的频率、折射率、光速等物理量的关系白光通过三棱镜后会发生色散，光从一种介质射入另一种介质时，频率是不变的但同一介质对不同频率的入射光，折射率n 不同，入射光频率越高，介质的折射率就越大红光到紫光的特点如下表所示：物理量红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫原理频率波动理论折射率实验测定同种介质中光速同种介质中波长精品p d f 资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 26 页 - - - - - - - - - - 精品学习资料 - - -p d f 精品资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备欢迎下载同种介质中折射率：红光和紫光相比（） A 红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大 B 红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大 C 红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小 D 红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小典型例题透析题型一光的折射的理解和计算分析解决有关光的折射问题的一般思路：（1）根据题意画出正确的光路图（2）利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准。

3）利用折射定律、折射率公式（、）求解4）注意在折射现象中，光路是可逆的特别提醒：准确、规范地画出光路图是解决几何光学问题的前提和关键从光路图上找准入射角和折射角，应用数学知识求出它们的正弦值必要时可利用光路可逆原理辅助解题1、如图所示，巡查员站立于一空的贮液池边，检查池角处出液口的安全情况已知池宽为，照明灯到池底的距离为若保持照明光束方向不变，向贮液池中注入某种液体，当液面高为时，池底的光斑距离出液口1）试求当液面高为时，池底的光斑到出液口的距离x2）控制出液口缓慢地排出液体，使液面以的速率匀速下降，试求池底的光斑移动的速率精品p d f 资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 26 页 - - - - - - - - - - 精品学习资料 - - -p d f 精品资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备欢迎下载举一反三【变式】 如图所示，游泳池宽度L=15m ，水面离岸边的高度为0.5m，在左岸边一标杆上装有一A灯， A灯距地面高0.5m，在右岸边站立着一个人，E点为人眼的位置，人眼距地面离1.5m，若此人发现A灯经水反射所成的像与左岸水面下某处的B灯经折射后所成的像重合，已知水的折射率为1.3 ，则 B灯在水面下多深处？（ B灯在图中未画出）题型二对全反射的理解和计算分析光的全反射、临界角问题的一般思路：（1）画出恰好发生全反射的光路。

2）利用几何知识分析线、角关系，找出临界角3）以刚好发生全反射的光线为比较对象来判断光路是否发生全反射，从而画出其他光线的光路图2、如图，置于空气中的一不透明容器中盛满某种透明液体容器底部靠近器壁处有一竖直放置的6.0cm 长的线光源 靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可能看到线光源底端再将线光源沿同一方向移动8.0cm，刚好可以看到其顶端求此液体的折射率n举一反三【变式】 如图所示，一立方体玻璃砖，放在空气中，平行光束从立方体的顶面斜射入玻璃砖，然后投射到它的一个侧面上若全反射临界角为，问：精品p d f 资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 26 页 - - - - - - - - - - 精品学习资料 - - -p d f 精品资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备欢迎下载（1）这光线能否从侧面射出？（2）若光线能从侧面射出，玻璃砖折射率应满足什么条件？题型三光的色散应着重理解两点内容：其一，光的频率（颜色）由光源决定，与介质无关；其二，同一介质中，频率越大的光折射率越大。

再应用等知识，就能准确而迅速地判断有关色光在介质中的传播速度、波长、折射光线偏折程度等问题3、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设玻璃对 a、b 的折射率分别为和，a、b 在玻璃中的传播速度分别为和，则（） A B C D举一反三【变式】 两种单色光由水中射向空气。