高中高考物理母題題源系列專題光的折射全反射含分析高中高考物理母題題源系列專題光的折射全反射含分析高中高考物理母題題源系列專題光的折射全反射含分析專題14光的折射、全反射【母題本源一】2016年全國新課標(biāo)Ⅰ卷【母題原題】如圖，在注滿水的游泳池的池底有一點光源A，它到池邊的水平距離為3.0m。從點光源A射向池邊的光輝AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為。（i）求池內(nèi)的水深；（ii）一救生員坐在離池邊不遠(yuǎn)處的高凳上，他的眼睛到地面的高度為前下方的點光源A時，他的眼睛所接受的光輝與豎直方向的夾角恰好為眼睛到池邊的水平距離（結(jié)果保留1位有效數(shù)字）?！敬鸢浮浚╥）7m≈2.6m（ii）0.7m

2.0m。當(dāng)他看到正45°。求救生員的nsini=sinθ①由幾何關(guān)系有sini=ll2h2②式中，l=3m，h是池內(nèi)水的深度。聯(lián)立①②式并代入題給數(shù)據(jù)得h=7m≈2.6m③ii）設(shè)此時救生員的眼睛到池邊的距離為x。依題意，救生員的視線與豎直方向的夾角為θ'=45°。由折射定律有nsini'=sinθ'④式中，i'是光輝在水面的入射角。設(shè)池底點光源A到水面入射點的水平距離為a。由幾何關(guān)系有sini'=ah2⑤a2x+l=a+h'⑥式中h'=2m。聯(lián)立③④⑤⑥式得x=(37–1)m≈0.7m⑦23【考點定位】光的折射定律【名師點睛】此題主要觀察了光的折射定律的應(yīng)用；解題要點是依照題意畫出完滿的光路圖，爾后依照光的折射定律結(jié)合幾何關(guān)系列出方程求解；此題意在觀察考生應(yīng)用數(shù)學(xué)辦理物理問題的能力?！灸割}本源二】2016年全國新課標(biāo)Ⅲ卷【母題原題】如圖，玻璃球冠的折射率為3，其底面鍍銀，底面的半徑是球半徑的3倍；2在過球心O且垂直于底面的平面（紙面）內(nèi)，有一與底面垂直的光輝射到玻璃球冠上的M點，該光輝的延長線恰好過底面邊緣上的A點。求該光輝從球面射出的方向有對于其初始入射方向的偏角?！敬鸢浮?80ENO150設(shè)圖中N點為光輝在球冠內(nèi)底面上的反射點，所考慮的光輝的光路圖以下列圖，設(shè)光輝在M點的入射角為i，折射角為r，在N點的入射角為i，反射角為i，玻璃折射率為n，由于OAM為等邊三角形，有=60°【考點定位】光的折射定律sini【方法技巧】解決光學(xué)問題的要點要掌握全反射的條件、折射定律n、臨界角公式sinrsinC1、光速公式vc，運用幾何知識結(jié)合解決這類問題。nn【命題妄圖】觀察光的折射和全反射現(xiàn)象，需要考生正確做出光路圖，爾后依照光的流傳規(guī)律和幾何關(guān)系解題，意在觀察考生對光的折射和全反射現(xiàn)象的理解能力和運用幾何知識解題的能力?！究荚嚪较颉抗獾恼凵浜腿瓷?，素來是高考觀察的要點，主若是以計算題的形式觀察，需要考生具備必然的作圖能力和掌握基本的幾何知識?！镜梅忠c】對光學(xué)計算題，一般要正確作出光路圖，利用幾何知識和光學(xué)相關(guān)公式解題。對于光的折射和全反射，考生還需要理解以下方面：各種色光性質(zhì)比較：在可見光中，紅光的折射率n最小，頻率υ最小，在同種介質(zhì)中（除真空外）流傳速度v最大，波長λ最大，從同種介質(zhì)射向真空時發(fā)生全反射的臨界角最C大，以同樣入射角在介質(zhì)間發(fā)生折射時的偏折角最?。ㄗ⒁鈪^(qū)分偏折角和折射角）。發(fā)生全反射的條件：(1)光從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)對于兩種介質(zhì)來說，光在其中流傳速度較小的介質(zhì)，亦即絕對折射率較大的介質(zhì)，叫光密介質(zhì)；而光在其中流傳速度較大的介質(zhì)，亦即絕對折射率較小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì)。光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對的．入射角等于也許大于臨界角臨界角C是指恰好發(fā)生全反射時入射角的大小，此時折射角等于90°。全反射和臨界角是光學(xué)部分觀察的要點內(nèi)容，辦理問題的要點是：依照發(fā)生全反射的條件，畫出恰好發(fā)生全反射的界線光輝，利用幾何關(guān)系和臨界角公式求解?！灸割}1】(多項選擇)以下說法正確的選項是：（）A、在水中的魚斜向上看岸邊的物體時，看到的物體將比物體所處的實質(zhì)地址高B、光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段，光纖內(nèi)芯的折射率比外殼的大C、水中的氣泡，看起來特別光明，是由于光輝從氣泡中射向水中時，一部分光在界面上發(fā)生了全反射的緣故D、全息照相主若是利用了光的衍射現(xiàn)象E、沙漠蜃景和海市蜃樓都是光的全反射現(xiàn)象【答案】ABE考點：全反射、光的衍射【名師點睛】此題觀察了光的折射定律以及全反射的條件，掌握光的全反射與折射的差異，理解光的干涉原理及條件?！灸割}

2】(多項選擇)以下列圖為半圓形的玻璃磚，

C為

AB的中點，

OO'

為過

C點的

AB面的垂線，a、b兩束不同樣頻率的單色可見細(xì)光束垂直AB變從空氣射入玻璃磚，且兩束光在AB面上入射點到C點的距離相等，兩束光折射后訂交于圖中的P點，以下判斷正確的選項是：（）A、在半圓形的玻璃磚中，

a光的流傳速度大于

b光的流傳速度B、a光的頻率大于

b光的頻率C、兩種色光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置形成的干涉條紋，相鄰明條紋的間距

a光的較大D、若

a、b兩束光從同一介質(zhì)射入真空過程中，

a光發(fā)生全反射的臨界角大于

b光發(fā)生全反射的臨界角E、b光比a光更簡單發(fā)生衍射現(xiàn)象【答案】ACD考點：觀察了光的折射，全反射，雙縫干涉，光的衍射sini【名師點睛】解決光學(xué)問題的要點要掌握全反射的條件、折射定律n、臨界角公式sinrsinC1、光速公式vc，運用幾何知識結(jié)合解決這類問題．nn【母題3】半徑為R的半圓柱形介質(zhì)截面以下列圖，O為圓心，AB為直徑，Q是半圓O上的一點，垂直于。相互平行的同種單色光a和b從不同樣地址進(jìn)入介質(zhì)，光輝a沿直線射QOAB向O點，在O點恰好發(fā)生全反射，光輝b從Q點射入介質(zhì)，入射角為45°，b光經(jīng)介質(zhì)折射后交于直徑AB上的P點，則P點距O點的距離為：（）3231A．3RB．2RC．2RD．2R【答案】A【剖析】光輝a在AB面上發(fā)生全反射，依照sinC1得，C=45°，解得折射率n2．n依照折射定律知，sin45＝2，解得b光在半圓柱面上的折射角θ=30°，設(shè)P點距O為sinx，依照幾何關(guān)系知，tan30＝x，解得x3R．故A正確，BCD錯誤．應(yīng)選A。R3考點：光的折射定律【名師點睛】此題是簡單的幾何光學(xué)問題，其基礎(chǔ)是作出光路圖，依照幾何知識確定入射角與折射角，依照折射定律求解?！灸割}4】(多項選擇)以下列圖，上、下表面平行的玻璃磚置于空氣中，一束復(fù)色光斜射到上表面，穿過玻璃后從下表面射出，分成a、b兩束單色光，以下說法中正確的選項是：（）A、a、b兩束單色光相互平行B、a光在玻璃中的流傳速度大于b光C、在玻璃中a光全反射的臨界角小于b光D、用同一雙縫干涉裝置進(jìn)行實驗a光的條紋間距小于b光【答案】ACD考點：光的折射定律【名師點睛】此題要點要理解玻璃磚的光學(xué)特點，知道光輝經(jīng)過平板玻璃后，其側(cè)移與折射率相關(guān)，同樣條件下折射率越大，側(cè)移越大?！灸割}5】以下列圖，光屏PQ的上方有一半圓形玻璃磚，其直徑AB與水平面成30°角。①若讓一束單色光沿半徑方向豎直向下射向圓心O，由AB面折射后射出，當(dāng)光點落在光屏上時，繞O點逆時針旋轉(zhuǎn)調(diào)整入射光與豎直方向的夾角，該角多大時，光在光屏PQ上的落點距O點最遠(yuǎn)?（已知玻璃磚對該光的折射率為n＝2）②若讓一束白光沿半徑方向豎直向下射向圓心O，經(jīng)玻璃磚后射到光屏上形成完滿彩色光帶，則光帶的最右側(cè)是什么顏色的光?若使光輝繞圓心O逆時針轉(zhuǎn)動，什么顏色的光最先消失?【答案】①15；②紫光最先消失考點：光的折射【名師點睛】隨入射角的增大，折射光輝偏離OO′越遠(yuǎn)，此歲月在光屏PQ上的落點距O′點最遠(yuǎn)，光輝在O點恰好發(fā)生全反射；由于介質(zhì)中紫光的折射率最大，所以位于光帶的最右側(cè)．由于紫光的臨界角最小，所以紫光最先消失?！灸割}6】以下列圖，一個半徑為R的1透明球體放置在水平面上，一束藍(lán)光從A點沿水平4方向射入球體后經(jīng)B點射出，最后射到水平面上的R，該球體對藍(lán)光的折C點，已知OA2射率為3，求：①這束藍(lán)光從球面射出時的出射角；②若換用一束紅光同樣從A點射向該球體，則它從球體射出后落到水平面上形成的光點在C點左邊還是右側(cè)？【答案】60，偏右考點：光的折射【名師點睛】依照幾何關(guān)系求出入射角，經(jīng)過折射定律求出折射角．換用紅光，折射率減小，偏折程度變小，從而確定出折射后落到水平面上的地址?！灸割}7】有一玻璃球冠，右側(cè)面鍍銀，光源S就在其對稱軸上，以下列圖，從光源S發(fā)出的一束光射到球面上，其中一部分光經(jīng)球面反射后恰能豎直向上流傳，另一部分光折射入玻璃球冠內(nèi)，經(jīng)右側(cè)鍍銀面第一次反射恰能沿原路返回，

若球面半徑為

R，玻璃折射率為

3，求光源

S與球冠極點

M之間的距離

SM為多大？【答案】SM【剖析】以下列圖，依照折射定律，有：nsin1，依照反射定律，有：13，其中：32900sin2聯(lián)立可得：1600，2300由圖，有：2300，1300，故：S03R故光源S與M間距：SMSOR31R0.73R考點：光的折射定律.【名師點睛】必然要用直尺正確作出光路圖，依照折射定律和幾何關(guān)系，求出入射角和折射角，再由幾何關(guān)系求解光源S與球心O之間的距離SO?！灸割}8】以下列圖，AOB是截面為扇形的玻璃磚的橫截面圖，其頂角760，今有一細(xì)束單色光在橫截面內(nèi)從邊上的點E沿垂直的方向射入玻璃磚，光輝直接到達(dá)面且恰OAOAAB好未從AB面射出，已知OE3OA，cos5300.6，試求：5①玻璃磚的折射率n；②光輝第一次從射出時折射角的正弦值。OB【答案】①n5；②sin536考點：光的折射【名師點睛】正確地畫出光路圖、靈便運用幾何知識求相關(guān)角度是解決此題問題的要點，要掌握全反射的條件：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，入射角大于等于臨界角，恰好發(fā)生全反射時，入射角等于臨界角?！灸割}9】以下列圖，光屏PQ的上方有一半圓形玻璃磚，其直徑AB與水平面成30°角。①若讓一束單色光沿半徑方向豎直向下射向圓心

O，由

AB面折射后射出，當(dāng)光點落在光屏上時，繞

O點逆時針旋轉(zhuǎn)調(diào)整入射光與豎直方向的夾角，該角多大時，光在光屏

PQ上的落點距

O

點最遠(yuǎn)

?（已知玻璃磚對該光的折射率為

n＝

2）②若讓一束白光沿半徑方向豎直向下射向圓心O，經(jīng)玻璃磚后射到光屏上形成完滿彩色光帶，則光帶的最右側(cè)是什么顏色的光?若使光輝繞圓心O逆時針轉(zhuǎn)動，什么顏色的光最先消失?【答案】①15°②紫光帶的最右側(cè)．紫光最先消失．考點：光的折射定律；全反射【名師點睛】此題是對光的折射定律以及全反射問題的觀察；確定界線光輝，掌握折射定律，掌握同一介質(zhì)對不同樣色光有不同樣的折射率是解決該題的要點；解題時必然要畫好光路圖，幾何幾何關(guān)系進(jìn)行解答.【母題10】以下列圖為某種透明介質(zhì)的截面圖，△AOC為等腰直角三角形，OBC為半徑R＝10cm的四分之一圓弧，與水平屏幕垂直并接觸于A點。由紅光和紫光兩種單色光組ABMN成的復(fù)色光射向圓心O，在AB分界面上的入射角i＝45°，結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個23亮斑。已知該介質(zhì)對紅光和紫光的折射率分別為n1＝3，n2＝2。①判斷在AM和AN兩處產(chǎn)生亮斑的顏色；②求兩個亮斑間的距離。【答案】見分析。設(shè)折射角為r，兩個光斑分別為P1，P2，sinr6依照折射定律