光的折射-全反射-习题课

光的折射全反射（习题课）大庆一中邱先明考纲要求：1．光的折射定律(Ⅱ)2．折射率(Ⅰ)3．全反射、光导纤维(Ⅰ)考点一：折射定律、折射率•折射定律：折射光线与、处在同一平面内；折射光线与入射光线分别位于的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成.法线入射光线法线正比•折射律：光从射入某种介质发生折射时，的正弦与的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率.简称折射率.真空入射角折射角sinsinirn公式：cnv几种常见元件的光路图（真空射向介质）通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移。圆形界面的法线一定过圆心，光线经过两次折射后向圆心偏折。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。1.(2010·江苏高考)如图所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上表面的A点射出.已知入射角为i,A与O相距l,介质的折射率为n,试求介质的厚度d.题型一：折射定率的理解和应用【解析】设折射角为r，由折射定律：sininsinr22nsinid2sinil根据图中几何关系：l=2dtanr联立可解得厚度：应用折射定律解题的一般思路：(1)作出比较准确的光路图；(2)找出入射角和折射角，利用几何关系和光的折射定律求解；(3)注意在折射现象中，光路是可逆的．题后反思：2.如图所示是一透明的圆柱体的横截面，其半径R=20cm，折射率为，AB是一条直径，今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体，试求：（1）光在圆柱体中的传播速度；（2）距离直线AB多远的入射光线，折射后经过B点.3（2）设光线PC经折射后经过B点，由折射定律有：又由几何关系有：α=2β由以上两式解得α=60°光线PC离直线AB的距离3sinsinncm310sinRCDm/s1038ncv解析：（1）光在圆柱体的传播速度圆形界面的法线一定通过圆心，当光线沿着半径方向入射或出射时，传播方向不变，传播速度发生变化。题后反思：思考：经过B点的光线能否发生折射？考点二：全反射•全反射：1.发生全反射的条件：（1）光线从介质射向介质.（2）入射角临界角.光密光疏大于或等于2.临界角：时的入射角.设光线从某种介质射向真空时的临界角为C，则1sinCn折射角等于90°3.△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面.a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN,在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示.由此可知()A.棱镜内a光的传播速度比bB.棱镜内a光的传播速度比bC.a光的对玻璃棱镜的折射率比bD.a光的对玻璃棱镜的折射率比b题型二：全反射的理解和应用BD题后反思：(1)每当光从光密介质射向光疏介质时，就要意识到可能会发生全反射，然后将入射角与临界角相比较，判断是否会发生全反射．(2)发生全反射时，要画出正确的光路图，很多问题需要确定刚好发生全反射的边界光线，然后判断哪些区域有光线从介质射出，哪些区域无光线射出．4.如图所示，水的折射率为n，水面上漂浮着一圆木板，圆木板中央插着一根大头针，且在水中部分长为h。若从圆木板四周恰好看不到大头针的顶尖P，则圆木板的面积为多大？题型三：临界问题P点光线射到木板边缘时恰好发生全反射,光路如图解析：由全反射公式：1sinCn根据几何关系：22sinrCrh21hrn所以2221hSrnCC5.空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°，半径为R的扇形OAB，一束平行光平行于横截面，以45°入射角照射到OA上，OB不透光，若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，则弧AB上有光透出部分的弧长为()1115A.RB.RC.RD.R643122【解析】光路图如图所示，设在E点恰好发生全反射，由sinC=1/n可求得C=45°，由n=sinθ1/sinθ2，得θ2=30°，故∠AOE=15°.弧AB上有光透出的部分弧长ED为：90301512RR3604答案：B解决临界问题的一般思路:(1)正确作出光路图，找出入射角和折射角；(2)画出边界光线或临界光线。(3)分析边界光线或临界光线，利用几何关系以及求解.题后反思：1sinCn6.(2011·浙江高考)“B超”可用于探测人体内脏的病变状况.如图是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图.超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似.可表述为(式中θ1是入射角，θ2是折射角，v1、v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度)，超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同.已知v2=0.9v1,入射点与出射点之间的距离是d，入射角为i，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度h为()1122sinvsinv题型四：实际应用问题22229dsinid81100siniA.B.10sini210081sinid81100sinid10081siniC.D.20sini18sini【解析】超声波沿如图所示路线传播，12vsinisinv，22d2sind()h2，2d10081sinih18sini答案：D根据v2=0.9v1,可得：sinθ=0.9sini.又因为在直角三角形中，所以：7.据报道：2008年北京奥运会，光纤通信网覆盖所有奥运场馆，为各项比赛提供安全可靠的通信服务．光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输．如图13－3－26所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，光在空气中的传播速度为c，光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出(图中所标的φ为全反射的临界角)，则：(1)n1________n2(填“＞”、“＝”或“＜”)；(2)光通过光缆的时间为________．【解析】(1)根据全反射的条件“光从光密介质进入光疏介质，入射角大于或等于临界角”得n1＞n2；(2)据n1＝cv1，得v1＝cn1，据sinφ＝Ls得s＝Lsinφ，据t＝sv1得t＝n1Lcsinφ.