2018年高三物理一轮总复习专题15.1光的反射和折射名师伴学

1、专题15.1 光的反射和折射课前预习 自我检测1. 关于折射率，下列说法正确的是() A某种介质的折射率等于光在介质中传播速度v和光在真空中的传播速度c的比值B折射角和入射角的大小决定着折射率的大小C两种介质相比较，折射率小的介质折光性较差D任何介质的折射率都大于1E折射率的大小由介质本身决定【答案】CDE2. 如图所示，光在真空和某介质的界面MN上发生折射，由图可知()A光是从真空射入介质的B光是由介质射入真空的C介质的折射率为D介质的折射率为E反射光线与折射光线的夹角为90【答案】BDE【解析】根据题图可知，入射角为30，折射角为60，反射光线与折射光线垂直，光是从介质射入真空的，折射率n，只有B、D、E正确3假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比将_(填“提前”或“延后”)。【答案】延后【解析】假如地球周围没有大气层，太阳光将沿直线传播，如图所示在地球上B点的人们将在太阳到达A点时看到日出；而地球表面有大气层，由于空气的折射率大于1，并且离地球表面越近，大气层越密，折射率越大，太阳光将沿如图所示AB曲线射入在B处的人眼中，使在B处的人看到了日

2、出但B处的人认为光是沿直线传播，则认为太阳位于地平线上的A点，而此时太阳还在地平线下，日出的时间提前了，所以无大气层时日出的时间将延后4如果光线以大小相等的入射角，从真空射入不同介质，若介质的折射率越大，则折射角越_，说明折射光线偏离原来方向的程度越_. 【答案】小大课堂讲练 典例分析【要点提炼】一：反射定律和折射定律1光的反射(1)定义光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，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光的折射和折射定律 光的折射光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光进入第2种介质的现象入射角折射角入射角：入射光线与法线的夹角折射角：折射光线与法线的夹角折射定律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，即n12光路可逆性在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的.二：折射率1物理意义反映介质的光学性质的物理量2定义光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，简称折射率，

3、即n.3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与光在这种介质中的传播速度v之比，即n.4特点任何介质的折射率都大于1.三;测定玻璃的折射率1实验目的掌握测玻璃折射率的方法；加深对折射定律的理解2实验过程用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的折射光线，用量角器测入射角i和折射角r，根据折射定律计算出玻璃的折射率n.3实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔4实验步骤(1)如图所示，把白纸用图钉钉在木板上在白纸上画一条直线aa作为玻璃砖的上界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa的法线NN.(2)把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟aa严格对齐，并画出玻璃砖的另一个长边bb.(3)在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.(4)眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使B把A挡住，在眼睛这侧沿视线方向插上大头针P3，使它把P1、P2挡住(5)用同样的方法在玻璃砖的bb一侧再插上大头针P4，使P4能同时挡住P3本身和P1，P2的虚像记下P3、P4的位置，移去玻璃砖和大头针过P3、P4引直线OB与bb交于O点

4、，连接O、O两点，OO就是入射光AO在玻璃砖内的折射光线的方向入射角iAON，折射角rOON.(6)用量角器量出入射角i和折射角r.从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记录在自己设计的表格里(7)用上面的方法分别测出入射角是15、30、45、60和75时的折射角查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据也记录在上述的表格里(8)计算出不同入射角时的值比较一下，看它们是否接近一个常数求出几次实验中测得的的平均值，就是玻璃的折射率5注意事项(1)玻璃砖的上折射面必须与直线aa严格对齐，才能准确地确定法线，准确地画出入射角和折射角(2)实验时，尽可能将大头针竖直地插在纸上，且P1和P2之间、P2和O之间、P3和P4之间、P3和O之间距离要稍大一些重合的时候要看玻璃砖里面的像，而不是看玻璃砖上面的大头针的头部(3)入射角i应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜过大，在操作时，手不能触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能用玻璃砖的界面代替直尺画界线(4)在实验的过程中玻璃砖与白纸的位置都不能改变6数据处理及误差分析此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角的正弦值，再

5、代入n中求玻璃的折射率除运用此方法之外，还有以下处理数据的方法：在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与OO(或OO的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN作垂线，交NN于C、D，用直尺量出CC和DD的长，如图所示由于sin ，sin .而CODO，所以折射率n1.重复以上实验，求得各次折射率，然后求其平均值即为玻璃折射率的测量值典例分析：【典例1】.如图所示，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() AbO可能是入射光线BaO可能是入射光线CcO可能是入射光线DOb可能是反射光线EPQ可能是法线【答案】BDE【典例2】如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况造成这种现象的原因是什么？【答案】光的折射【解析】太阳光线进入大气层发生折射，使传播方向改变，使人感觉太阳的位置比实际位置偏高【总结反思】1光的方向光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化(斜射)，并非一定变化，当光垂直界面入射时，传播方

6、向就不发生变化2入射角与折射角的大小关系光从一种介质进入另一种介质时，折射角与入射角的大小关系不要一概而论，要视两种介质的折射率大小而定当光从真空斜射入介质时，入射角大于折射角；当光从介质斜射入真空时，入射角小于折射角3在反射、折射现象中，光路都是可逆的【典例3】一束光由空气射入某介质时，入射光线与反射光线间的夹角为90，折射光线与反射光线间的夹角为105，则该介质的折射率n_，光在该介质中的传播速度v_c(c为真空中光速) 【答案】【总结反思】1关于正弦值当光由真空射入某种介质中，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但正弦值之比是一个常数2关于常数n入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数，但不同介质具有不同的常数，说明常数反映着该介质的光学特性3光传播速度介质的折射率n跟光在其中的传播速率v有关，即n，由于光在真空中的传播速率c大于光在任何介质中的传播速率v，所以任何介质的折射率n都大于1.因此，光从真空斜射入任何介质时，入射角均大于折射角；而光由介质斜射入真空时，入射角均小于折射角4决定因素介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量，它的大小只能由介质本身及光的性质共同

7、决定，不随入射角、折射角的变化而变化5.注意事项（1）折射率的定义式中1为真空(空气)中的光线与法线的夹角，不一定是入射角；2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定是折射角.（2）介质的折射率与介质的密度没有必然的联系.密度大，折射率未必大，如水和酒精，水的密度较大，但水的折射率较小.【典例4】在“测定玻璃折射率”的实验中：(1)操作步骤如下：先在白纸上画出一条直线aa代表两种介质的界面，过aa上的O点画出界面的法线NN，并画一条线段AO作为入射光线把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa对齐在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像调整视线方向，直到P1的像被P2挡住再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像和P3，记下P3、P4的位置移去大头针和玻璃砖，连接P3、P4作为折射光线，测量出入射角1与折射角2，填入表格中上述操作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是_.(2)实验中测出了多组入射角1与折射角2，并作出了sin 1sin 2图象如图所示则下列说法正确的_A实验时，光线是由空气射入玻璃B玻璃的折射

8、率为0.67C玻璃的折射率为1.5【答案】(1)见解析(2)C【解析】(1)步骤中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb，步骤中应通过P3，P4的连线与bb的交点O和aa上的入射点O，作出玻璃砖中的光线OO.【典例5】由某种透明物质制成的等腰直角棱镜AOB，两腰都为16 cm，且两腰与Ox与Oy轴都重合，如图所示，从BO边的C点注视A点，发现A点的位置在D点，在C、D两点插上大头针，测出C点的坐标为(0,12)，D点的坐标为(9,0)，由此可以算出该透明物质的折射率为多大？ 【答案】【解析】假设从A点发出一条光线射在C点，经折射后，射入眼睛当逆着折射光线看去，好似光线是从D点射出sin 1cosACOsin 2cos DCO所以，该透明物质的折射率n.课后巩固 课时作业1如图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2.已知玻璃柱的折射率为，入射角为45(相应的折射角为24)现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于纸面的轴线顺时针转过15，如图中虚线所示，则()A光束1转过15B光束1转过30C光束2转过的角度小于15D光束2转过的角度大于15【答案】BC2一条光线以40的入射角从真空射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，折射光线与反射光线的夹角可能是()A小于40 B在50100之间C在100140之间 D大于140【答案】C【解析】由n1，得折射角2140，由反射定律得3140，如图所示，故折射光线与反射光线的夹角180321402，所以100140.3有、三种介质，光线的传播方向以及光线与介质分界面的夹角如图所示，由此可以判断()A光在介质中传播的速度最小B介质

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