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文本内容:
光的折射和全反射考点
一、折射定律1考点
二、折射率1考点
三、全反射3考点
四、全反射棱镜和光导纤维3【稳固练习】5!叵^学问把握考点
一、折射定律光的反射
1.⑴反射现象光从第种介质射到该介质与第种介质的时,一局部光会到第种介质的现象.121反射定律反射光线与入射光线、法线处在内,反射光线与入射光线分别位于;反射角入射角.2光的折射
2.⑴折射现象光从第种介质射到该介质与第种介质的时,一局部光会第种介质的现象.122折射定律2折射光线与入射光线、法线处在内,折射光线与入射光线分别位于;与成正比,即翳=〃式中小122sin72是比例常数.⑶在光的折射现象中,光路是的.考点
二、折射率定义
1.光从真空射入某种介质发生折射时,与之比,叫作这种介质的肯定折射率,简称折射率,即〃=普.sin72折射率与光速的关系
2.某种介质的折射率,等于光在中的传播速度与光在这种介质中的传播速度之比,即〃=也理解
3.由于故任何介质的折射率〃都填“大于〃”小于〃或“等于〃
1.[例题]三块不同的透亮材料叠加构成一体,一单色光在其中的传播路线如下图,该单色光在1三块材料的传播速度依次为、、以下关系式中正确的选项是〔VI V2V3,A.V1V2V3B.V3V1V2C.V3V2V1D.V2V1V3[例题]地球外表四周空气的折射率随高度降低而增大,太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲2以下光路图中能描述该现象的是〔[例题3]如下图,太三阳角光形线ABC为棱镜的横截太面阳,光ZA线=60°,ZB=75°,一束光线从AB边的M点以入射角射入棱镜,从点射出的光线恰好与平行入射点与点的距离为光在真空中a=45°N BCM Ad,的传播速度为那么光在棱镜中传播的时间为〔cy/2d V3d2d V5dA.B.C.—D.c c cc太阳光线太阳光线[例题]如下图,在空气中有始终角棱镜,一束单色光从边射入棱镜,入射4ABC,ZA=30°AB角为,垂直于边射出,那么该棱镜的折射率为〔45BCA.2B.V2C.D.V3[例题]如下图是一种测量介质折射率的方法,在矩形介质的上外表,掩盖一块毛玻璃,两者之间有5很薄的空气层,光照耀到毛玻璃,经毛玻璃透射后可以以任意角度射到待测介质的上外表在介质的另一个侧面外有一个目镜,目镜可以在以为圆心的轨道上转动,移动目镜时间轴ab始终指向点.测量过程中,从目镜的视场中消失半明半暗的视野〔如下图),此时对应的0=目镜再逆时针往上转,视场中就是全暗的视野了那么该介质的折射率为()60°,2b V7L LA.B.—C.V2D.V332考点
三、全反射光疏介质和光密介质
1.⑴光疏介质折射率较(填“大〃或“小〃)的介质.⑵光密介质折射率较(填“大〃或“小〃)的介质.⑶光疏介质与光密介质是(填“相对〃或“肯定〃)的.全反射现象
2.⑴全反射光从光密介质射入光疏介质时,同时发生折射和反射.假设入射角增大到某一角度,光线完全消逝,只剩下光线的现象.()临界角刚好发生全反射,即折射角等于时的入射角.用字母表示,光从介质射入空气(真290空)时,发生全反射的临界角与介质的折射率〃的关系是sin C=
3.()全反射发生的条件3
①光从介质射入介质.
②入射角临界角.考点
四、全反射棱镜和光导纤维外形截面为三角形的棱镜.
1.全反射棱镜的特点当光垂直于它的一个界面射入后,都会在其内部发生,与平面镜相比,它的
2.反射率很高.光导纤维原理利用了光的
1.构造由内芯和外套两层组成.内芯的折射率比外套的,光传播时在内芯与外
2.套的界面上发生光导纤维除应用于光纤通信外,还可应用于医学上的内窥镜等.
3.光纤通信的优点是传输容量、衰减、抗干扰性及保密性强等.
4.[例题]某种反光材料是半径为、球心为的半球形,其截面如图,、为半球底面直径的端6R OA B点现有一组光线从距离点的点垂直于射入半球,光线恰好在球面发生全反射C AB那么此反光材料的折射率为〔)2V3广A.B.2C.——D.V33[例题](多项选择)康宁公司年最先创造并制造出世界第一根可用于光通信的光导纤维,并得71970到广泛应用如图为某新型光导纤维材料的一小段,材料呈圆柱状,其纵截面为矩形,MNPQ MQ为直径与在同一平面内的一束单色光,以入射角从空气经圆心射入光导纤维,MNPQ a=45O刚好不从射出,以下选项正确的选项是)MN1临界角为A.45°一,V6折射率为:■B.2单色光由空气进入光导纤维后波长变长C.假设保持入射角不变,用频率更高的单色光射入光导纤维,肯定不会从射出D.a MN[例题](多项选择)如下图是指纹识别原理图,它利用了光学棱镜的全反射特性在指纹谷线(凹部)8处入射光在棱镜界面发生全反射;在指纹脊线(凸部)处入射光的某些局部被汲取或者漫反射到别的地方这样就在指纹模块上形成了明暗相间的图像以下说法正确的有[)从指纹谷线处反射的光线更亮一些A.产生的明暗相间指纹图像是由于光的干预造成的B.贴膜后再进行指纹识别,反射光的频率将发生变化C.手指潮湿后识别率降低,是由于明暗条纹的亮度比照下降了D.1[例题]一个柱状玻璃砖的横截面如下图,为矩形,为一圆现有9OABC OA=Wd,AB=2d,OCD4一细束单色光在图示平面内从中点以的入射角射入,折射后经过点光在真空中的AB Pi=45速率为c()求玻璃砖的折射率;1()试推断光束在点是否发生全反射(说明缘由);2()求光束在玻璃砖内的传播时间3[例题]如下图,一种光学传感器是通过接收器接收到光的强度变化而触发工作的,光从挡风玻璃10Q内侧点射向外侧点再折射到空气中,测得入射角为,折射角为;光从点射向P Ma=300=45P外侧点,刚好发生全反射并被接收,挡风玻璃的厚度为光在空气中的传播速度为求N Qd,C,该挡风玻璃的折射率;m接收器到光源的距离2Q PL@学问深化
一、全反射棱镜转变光路的几种状况射方式方式一方式二方式三光路图c入射面AB AC AB全反射面ACABBC AC、光线方向转变角度90°180°0发生侧移
二、光导纤维.构造及传播原理1⑴构造光导纤维是一种透亮的玻璃纤维丝,直径只有几微米到一百微米,如图所示,它是由5内芯和外套两层组成的,内芯的折射率大于外套的折射率.图5⑵传播原理光由一端进入,在两层的界面上经过屡次全反射,从另一端射出,光导纤维可以远距离传播光信号,光信号又可以转换成电信号,进而变为声音、图像.光导纤维的折射率设光导纤维的折射率为〃,当入射角为时,进入光导纤维的光线传到侧面
2.4恰好发生全反射,那么有〃=雷粤,优,由以上各式可得=加口.sinC=J,=90sinafL11由图可知当仇增大时,增大,由光导纤维射向空气的光线的入射角夕减小,当仇时,假设62=90那么全部进入光导纤维中的光线都能发生全反射,即解得〃=也.=C,图6以上是光从光导纤维射向真空时得到的折射率,由于光导纤维包有外套,外套的折射率比真空的折射率大,因此折射率要比吸大些.【稳固练习】庄子与惠子游于濠梁之上庄子日“脩鱼出游沉着,是鱼之乐也〃人在桥上观鱼〔
1.人能看到鱼,鱼不能看到人A.人看到的鱼是经反射所成的像B.鱼看到的人的位置比人的实际位置低C.人看到的鱼的位置比鱼的实际位置高D.一半径为的匀质玻璃半球体放置在水平面上,点为球心,过点的竖直截面如下图有一束光
2.R O线从距离点为厂=孚/的点入射入玻璃半球内,光线与竖直方向的夹角为当时间线恰O P30=0好在球面发生全反射,那么()玻璃的折射率为,A.玻璃的折射率为企B.假设要使光线从球形外表出射后恰好与入射光平行,那么C.8=60假设要使光线从球形外表出射后恰好与入射光平行,那么D.0=30在透亮匀称介质内有一球状空气泡,一束包含、两种单色光的细光束从介质射入空气泡,
3.a bA为入射点,局部光路如下图点的入射角为,介质对光的折射率%=以下推断正确的选项A C30°a是〔)光射出空气泡后的光线相对于射入空气泡前光线的偏向角为A.a15°光在该介质中传播速度大于光在该介质中传播速度B.a b光可能在点发生全反射C.b D、光从、两点出射光线间的夹角等于D.a bC DNCOD如下图,某种防窥屏由透亮介质和对光完全汲取的屏障构成,其中屏障垂直于屏幕平行排歹可
4.实现对像素单元可视角度的掌握发光像素单元紧贴屏下,位于相邻两屏障的正中间屏障的高6度为相邻屏障的间隙为假设要增加防窥效果,那么()d,L增大屏障间隙A.L减小屏障高度B.d减小透亮介质的折射率C.n增加发光像素的亮度D.细激光束可以像镶子一样抓住微小颗粒如下图,光束
①、
②为从点射出的光强相同的两细束激
5.S光,点是介质小球的球心,入射时间束
①和
②与的夹角均为
①出射时间束均与平行假设O SOSO不考虑光的反射和汲取,那么(〕两光束对小球的合力为零A.两光束对小球的合力沿方向向右B.SO光束
①、
②对小球的作用力方向相反C.光束
①、
②对小球的作用力大小相等D.小明运动出汗较多,他想喝一杯淡盐水,在搅拌盐水时,看到筷子在液面处消失“折断〃现象
6.杯子是薄壁圆柱体玻璃杯,当他沿水平方向垂直于纸面观看时,与实际状况相符合的是〔°O------—-•C.ID.如下图,一束单色光从介质射向介质发生折射,为两介质的界面,为法线,以下说法错误
7.12,MN0P的选项是〔相对于介质介质为光密介质A.1,2单色光在介质中的传播速度大于在介质中的传播速度B.12增大入射角折射角会随着增大C.6,P减小入射角折射角先消逝,光线会在介质中发生全反射D.0,01如下图,两单色光、分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖,出射光合成一束复色光单色
8.a bb P,光、与法线间的夹角分别为和,对于光与光的说法正确的选项是〔a b45°30°a b在玻璃砖中的折射率之比为加A.1在玻璃砖中的传播时间之比为B.1V3在玻璃砖中的波长之比为加C.1由该玻璃砖射向真空时临界角正弦之比为企D.1如图是一张湖边风景照,近处湖面水下水草清楚可见,而远处那么只看到树木和建筑的倒影,水面
9.下的景物根本看不到.以下说法中正确的选项是远处水面下的景物根本看不到,是由于远处树木和建筑的反射光强度太大而被掩盖A.远处树木和建筑的倒影特别清楚,是由于树木和建筑的光线在水面上发生了全反射B.远处水面下景物的光线射到水面处,入射角较大的光线发生了全反射,所以看不见C.由于光在水面下发生折射,近处水面下水草的实际深度比看到的要浅一些D.多项选择)光纤主要由折射率不同的纤芯与外套组成,在光纤中传输的信号是脉冲光信号当一个
10.1光脉冲从光纤中输入,经过一段长度的光纤传输之后,其输出端的光脉冲会变宽,这种状况会降低信号传输质量引起这一差异的主要缘由之一是光通过光纤纤芯时路径长短的不同[如图),沿光纤轴线传输的光纤用时最短,在两种介质界面屡次全反射的光线用时较长为简化起见,我们讨论一根长直光纤,设其内芯折射率为外套折射率为成在入射端,光脉冲宽度(即ni,光持续时间)为在接收端光脉冲宽度〔即光持续时间)为〔)A3At外套材料的折射率变小,与的差值不变A.n2At内芯材料的折射率越大,光脉冲将越不简单从外套“漏〃出B.ni入射光波长变短,与的差值不变C.At At光纤的直径变小,与的差值不变D.At宝石外观光荣夺目,局部缘由是由于其特别的成品外形可发生多种光学效应如图为某宝石的剖面
11.图,一条光线由边从空气射入宝石,入射角为,经过折射后,折射角正弦直MN i60该折射光线第一次射到边,刚好发生全反射[空气中的光速终sinr=OQ c=3X,求该光线在宝石中的速度大小;m()角大小2p某有线制导导弹放射时,在导弹放射基地和导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤,它双向传输信号,
12.能到达有线制导作用光纤由纤芯和包层组成,其剖面如下图,其中纤芯材料的折射率包层折ni=2,射率光纤长度为(当光从折射率为的介质射入折射率为的介质时,入射角、n2=B,6bkm nin2折射角间满意)求光纤中的光速及在纤芯和包层分界面上全反射临界角2msin0i=n2sin02oCo。