高三化學(xué)一單元教案：光的折射

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高三化學(xué)一單元教案：光的折射，供大家參考！

本文題目：高三化學(xué)一單元教案：光的折射

光的折射

一、知識點(diǎn)梳理

1.光的反射定律：光從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)的分界面時(shí)發(fā)生反射。

反射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，反射光線與入射光分別位于

法線的兩側(cè)。

2.光的折射現(xiàn)象，光的折射定律：折射光線與入射光線、法線處于同一

平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線兩側(cè)，入射角的正弦與折射

角的正弦成正比。

注意兩角三線的含義

折射率(光線從介質(zhì)I介質(zhì)H)

折射現(xiàn)象的光路可逆性

3.折射率：入射角的正弦與折射角的正弦的比。

(1)折射率的物理意義：表示介質(zhì)折射光的本領(lǐng)大小的物理量

(2)折射率大小的決定因素介質(zhì)、光源(頻率)

在其它介質(zhì)中的速度，式中n為介質(zhì)的折射率，nl,故v

注意：

(1)介質(zhì)的折射率是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，它的大小由介質(zhì)本身

決定，同時(shí)光的頻率越高，折射率越大，而與入射角、折射角的大小無關(guān)。

(2)某一頻率的光在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率不變但折射率不同，所以光速

不同，波長也不同(與機(jī)械波相同)；不同頻率的光在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，折

射率不同，所以光速不同，波長也不同(與機(jī)械波的區(qū)別).頻率越高，折射

率越大。

4.折射時(shí)的色散：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫光的色散。

(1)光通過棱鏡時(shí)將向棱鏡的橫截面的底邊方向偏折

(2)通過棱鏡成像偏向頂點(diǎn)

(3)實(shí)驗(yàn)外表，一束白光進(jìn)入棱鏡而被折射后，在屏上的光斑是彩色的，

說明光在折射時(shí)發(fā)生了色散。

(4)光的色散規(guī)律：紅光通過棱鏡后偏折的程度比其他顏色的光的要小，

而紫光的偏折程度比其他顏色的光要大。

說明透明物質(zhì)對于波長不同的光的折射率是不同的。波長越長，折射率

越小。

5.應(yīng)用(一般方法)：分析光的折射時(shí)，一般需作出光路圖，以便應(yīng)用折射

規(guī)律及光路圖中提供的幾何關(guān)系來解答。

在實(shí)際應(yīng)用中，常見方法是：①三角形邊角關(guān)系法;②近似法，即利用小

角度時(shí)，tansin的近似關(guān)系求解。記住光路是可逆的原理。

(1)折射率的測定

(2)利用折射定律結(jié)合幾何知識解答的折射問題

(3)多向思維方式理解、應(yīng)用關(guān)鍵物理量n

①像似深度h/=H/n

②全反射

③折射率與波速度的關(guān)系

6,光的全反射現(xiàn)象、反射條件、臨界角

全反射產(chǎn)生的條件是：(1)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；(2)入射角大于或

等于臨界角.

兩條件必須同時(shí)存在，才發(fā)生全反射。

臨界角是一種特殊的入射角.當(dāng)光線從某介質(zhì)射入真空(或空氣)時(shí)，其臨

界角的正弦值為。

注意：

(1)臨界角的含義：折射角為90時(shí)的入射角。

(2)規(guī)律：一旦發(fā)生全反射，即符合光的反射定律。

(3)光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)兩個(gè)不同的介質(zhì)。

二、例題精選

【例1】如下圖，一儲油圓桶，底面直仔與桶高均為d。當(dāng)桶內(nèi)無油時(shí)，

從某點(diǎn)A恰能看到桶底邊緣上的某點(diǎn)B。當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半

時(shí)，在A點(diǎn)沿AB方向看去，看到桶底上的C點(diǎn)，C、B相距，由此可得油

的折射率n=;光在油中傳播的速度v二m/so(結(jié)果可用根式表示)

答案

(舉一反三)、由某種透光物質(zhì)制成的等腰直角棱鏡ABO,兩腰長都是16cm.

為了測定這種物質(zhì)的折射率，將棱鏡放在直角坐標(biāo)系中，并使兩腰與ox、

oy軸重合，如下圖,從0B邊的C點(diǎn)注視A棱，發(fā)現(xiàn)A棱的視位置在0A邊

D點(diǎn).在C、D兩點(diǎn)插大頭針，看出C點(diǎn)坐標(biāo)位置(0,12)D點(diǎn)坐標(biāo)位置(9,0),

由此可計(jì)算出該物質(zhì)的折射率為.

答案4/3

【例2】如下圖，為用透明介質(zhì)做成的空心球，其折射率為，內(nèi)、外半

徑分別為，用內(nèi)外表涂上能完全吸光的物質(zhì)，當(dāng)一束平行光射向此球時(shí)

被內(nèi)外表吸收掉的光束在射進(jìn)空心球前的橫截面積是多少？

答案

【例3】某三棱鏡的橫截面是一直角三角形，如下圖，A=90,B=30,C=60,

棱鏡材料的折射率為n,底面BC涂黑，入射光沿平行于底面BC面，經(jīng)AB

面和AC面折射后出射.求(1)出射光線與入射光線延長線間的夾角(2)為使

上述入射光線能從AC面出射，折射率n的最大值為多少？

解：畫出光路圖如下圖。

(1)因?yàn)槿肷涔馄叫杏贐C面,i=60

由折射定律有，所以

光折到AC面上時(shí)，

由幾何關(guān)系可得：A+=90

(2)要使有光線從AC面射出，應(yīng)有sinrl：即，得

【例4】如下圖，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，細(xì)的單色光束從空氣射

向柱體的0點(diǎn)(半圓的圓心)產(chǎn)生反射光束1和2,玻璃折射率為，入射角

為450(相應(yīng)的折射角為240),現(xiàn)保持入射光線不變，將半圓柱繞通過。點(diǎn)

垂直于圖面的軸線順時(shí)針轉(zhuǎn)過150，如圖中虛線所示，那么：

A.光束1轉(zhuǎn)過150

B.光束1轉(zhuǎn)過300

C.光束2轉(zhuǎn)過的角度小于150

D.光束2轉(zhuǎn)過的角度大于150

答案:BC

【例5】如下圖，只含黃光和紫光的復(fù)色光束P0,沿半徑方向射入空氣中

的玻璃半圓柱內(nèi)，被分成兩光束0A和0B，假設(shè)0A和0B分別沿如下圖的

方向射出，那么：

A.OA為黃色，0B為紫色

B.OA為紫色，0B為黃色

C.OA為黃色，0B為復(fù)色

D.OA為紫色，0B為復(fù)色

答案:C

【例6】如下圖，一束白光以較大的入射角到三棱鏡的一個(gè)側(cè)面，從另一個(gè)

側(cè)面射出，在屏上形成從紅到紫的彩色光帶.當(dāng)入射角逐漸減小時(shí)

A.紇光最先消失.B.紅光紫光同時(shí)消失

C.紫光最先消失.D.紅光紫光都不消失

答案:C

【例7】一點(diǎn)光源發(fā)出一束光經(jīng)一平面鏡反射，打在天花

板上，平面鏡以角速度勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)入射角為時(shí)，光

斑的運(yùn)動速度是多少？（天花板到平面鏡的距離為h）

答案：

【例7】太陽照在平坦的大沙漠上，我們在沙漠中向前看去，發(fā)現(xiàn)前方某

處射來亮光，好象太陽光從遠(yuǎn)處水面射來的一樣，我們認(rèn)為前方有水，

但走到該處仍是枯燥的沙漠，這種現(xiàn)象在夏天城市中太陽照在瀝青路面

時(shí)也能看到。對此有以下解釋：

①這是光的干預(yù)現(xiàn)象；②這是光的全反射現(xiàn)象；

③形成原因是越靠近地面處折射率越大；④形成原因是越靠近地面處折

射率越小。

其中正確的選項(xiàng)是：A、①③;B、①④;C、②③;D、②④。

答案D。

三、過關(guān)測試

1.發(fā)出白光的細(xì)線光源ab，長度為10，豎直放置，上端a恰好在水面以

下，如圖?，F(xiàn)考慮線光源ab發(fā)出的靠近水面法線（圖中的虛線）的細(xì)光束

經(jīng)水面折射后所成的像，由于水對光有色散作用，假設(shè)以11表示紅光成

的像的長度，12表示藍(lán)光成的像的長度，那么（）

A.11

B.1110

C.1210

D.12

2.一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚，經(jīng)折射分成兩束單色光

a、b.a光的頻率小于b光的頻率.圖中哪個(gè)光路圖可能是正確的（）？

3.如下圖，一個(gè)棱鏡的頂角為二41.30,一束白光以較大的入射角從棱鏡的

左側(cè)面射入，在光屏上形戌從紅到紫排列的彩色光帶，各色光在棱鏡中

的折射率和臨界角見表.當(dāng)入射角逐漸減小到。的過程中，彩色光帶的變

化情況是（）

色光紅橙黃綠藍(lán)紫

折射率1.5131.5141.5171.5191.5281.532

臨界角41.37041.34041.23041.17040.88040.750

A.紫光最先消失，最后只剩紅光、橙光？

B.紫光最先消失，最后只剩紅光、橙光、黃光？

C.紇光最先消失，最后只剩紫光？

D.紇光最先消失，最后只剩紫光、藍(lán)光？

4.如圖激光液面控制儀的原理是：固定的一束激光A0以入射角i照射到

水平液面上，反射光0B射到水平放置的光屏上，屏上用光電管將光訊號

轉(zhuǎn)換為電訊號，電訊號輸入控制系統(tǒng)來控制液面的高度，假設(shè)發(fā)現(xiàn)光點(diǎn)

在屏上向右移動了s距離，射到B點(diǎn)，那么液面的高度變化是（）？

A.液面降低B.液面升高

C.液面降低D.液面升高

5.一塊透明的光學(xué)材料，AB為其一個(gè)端面，建立平面直角坐標(biāo)系如圖甲

所示，設(shè)該光學(xué)材料的折射率沿y軸正方向（即BA方向）均勻減小，有一

光線P0從真空中以某一入射角射向。點(diǎn)，并進(jìn)入該材料的內(nèi)部，那么該

光線在光學(xué)材料內(nèi)都可能的傳播路徑是圖乙中的（）？

6.如下圖，兩塊同樣的玻璃直角三棱鏡ABC,兩者的AC面是平行放置的，

在它們之間是均勻的未知透明介質(zhì)，一單色細(xì)光束0垂直于AB面入射，

在圖示的出射光線中

A.1、2、3（彼此平行）中的任一條都有可能

B.4、5、6（彼此平行）中的任一條都有可能

C.7、8、9（彼此平行）中的任一條都有可能

D.只能是4、6中的某一條

7.某液體中有一個(gè)空心的玻璃棱鏡，假設(shè)有光線射在棱鏡的AB面上，如

下圖，這條光線折射后的出射光線將會（）

A.向棱鏡底邊BC偏折B.向棱鏡頂角A偏折

C.不發(fā)生偏折D.在AB面折射進(jìn)入空心局部后可能全部照到BC面上.

8.如下圖，和都是厚度均勻的平玻璃板，它們之間的夾角為，一細(xì)光

束以入射角從P點(diǎn)射入，，此光束由紅光和藍(lán)光組成，那么當(dāng)光束透過

板后（）

A.傳播方向相對于入射注方向向左偏轉(zhuǎn)角

B.傳播方向相對于入射若方向向右偏轉(zhuǎn)角

C.紅光在藍(lán)光的左邊

D.紅光在藍(lán)光的右邊

9.如下圖，光從A點(diǎn)射入圓形玻璃，而從B點(diǎn)射出，假設(shè)出射光線相對于

入射光線的偏向角為，AB弧所對的圓心角為，以下說法正確的選項(xiàng)是

（）

A.玻璃的折射率為B.玻璃的折射率為

C.玻璃的折射率為D.光線在A點(diǎn)的入射角為

10.如下圖，橫截面為等腰三角形的兩個(gè)玻璃三棱鏡，它們的頂角分別

為、，且。a、b兩細(xì)束單色光分別以垂直于三棱鏡的一個(gè)腰的方向射入，

從另一個(gè)腰射出，射出的光線與入射光線的偏折角均為。那么ab兩種單

色光的頻率1、2間的關(guān)系是（）

A.1二2

B.12

C.12

D.無法確定

11.兩束不同頻率的單色光a、b從空氣射入水中，發(fā)生了圖2所示的折射

現(xiàn)象（）。以下結(jié)論中正確的選項(xiàng)是（）

A.光束b的頻率比光束a低

B.在水中的傳播速度，光束a比光束b小

C.水對光束a的折射率比水對光束b的折射率小

D.假設(shè)光束從水中射向空氣，那么光束b的臨界角比光束a的臨界角大

12.abc為一全反射棱鏡，它的主截面是等腰直角三角形，如下圖，一束

白光垂直入射到ac面上，在ab面上發(fā)生全反射，假設(shè)光線入射點(diǎn)。的位

置保持不變，改變光線的入射方向（不考慮自be面反射的光線）（）

A.使入射光按圖中的順時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出ab面，那么

紅光首先射出

B.使入射光按圖中的順時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出ab面，那么

紫光首先射出

C.使入射光按圖中所示的逆時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，紅光將首先射出ab面

D.使入射光按圖中所示的逆時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，紫光將首先射出ab面

13.現(xiàn)在高速公路上的標(biāo)志牌都用回歸反光膜制成，夜間行車時(shí)，它能把

車燈射出的

光逆向返回，標(biāo)志牌上的字特別醒目。這種回歸反光膜是用球體反射元件

制成的，如下圖，反光膜內(nèi)均勻分布著直徑為10m的細(xì)玻璃珠，所用玻璃

的折射率為，為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠折射反射再折射后恰好和入

射光線邛行，那么第一次入射的入射角應(yīng)是（）

A.15B.30

C.45D.60

14.光導(dǎo)纖維在信息傳遞方面有很多應(yīng)用，利用光導(dǎo)纖維進(jìn)行光纖通信所

依據(jù)的原理是（）

A.光的折射B.光的全反射C.光的干預(yù)D.光的色散

15.圖中ABCD是一個(gè)用折射率n=2.4的透明介質(zhì)做成的四棱柱鏡.圖中所

示其橫截面,C=90B=60BC.現(xiàn)有平行光線垂直入射到棱鏡的AB面上，如下圖,

假設(shè)每個(gè)面上的反射都有不能忽略，求出射光線，要求

(1)畫出所有典型光線從入射到射出的光路圖(為了圖面簡潔，表示光線

進(jìn)行方向的箭頭只在棱鏡外面的光線上標(biāo)出即可)

(2)簡要說明所畫光路的根據(jù),并說明每條典型光線只可能從棱鏡外表的

哪局部射出.

16.測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中

(1)某同學(xué)做實(shí)驗(yàn)插針的步驟如下：

A.在表示入射光線的A0上插上大頭針P1和P2

B.通過玻璃磚觀察P1和P2，調(diào)整視線，直到P1的像被P2的像擋住

C.在觀察一側(cè)插上大頭針P3和P4，并記下P3和P4的位置。

這位同學(xué)在操作中有什么重要疏漏？

(2)以通過P1P2的直線與玻璃磚的交點(diǎn)0為圓心，以某一適當(dāng)長度R為

半徑畫圓.與0A交于P，于00的延長線交于Q，從P和Q分別做玻璃磚界

面的法線NN的垂線］和、分別為垂足，如圖17-3-4所示，用刻度尺量

得PP=45nlm,QQ=30nmi.求玻璃磚的折射率.

17.半徑為R的玻璃半圓柱體，橫截面如下圖，圓心為0。兩條平行單色

紅光沿截面射向圓柱面方向與底面垂直。光線1的入射點(diǎn)A為圓柱面的頂

點(diǎn)，光線2的入射點(diǎn)B,A0B=60，該玻璃對紅光的折射率n二。

(1)求兩條光線經(jīng)柱面和底面折射后交點(diǎn)與0點(diǎn)的距離do

(2)假設(shè)入射的是單色藍(lán)光，那么距離d將比上面求得的結(jié)果大還是??？

答案(l)R/3,(2)小

18.學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知

識，設(shè)計(jì)了一個(gè)測量液體折射率的儀器，如下圖.在一個(gè)圓形木盤上過其

圓心0作兩條相互垂直的直徑BC、EF，在半徑0A上垂直圓盤面插下兩枚

大頭針PLP2并保持PLP2的位置不變，每次