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人教版 (2019)选择性必修 第一册1 光的折射图片ppt课件
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这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册1 光的折射图片ppt课件，共44页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，分界面，光的折射，反射光线，折射光线，入射角，折射角，同一平面，传播速度，关键能力·合作学习等内容，欢迎下载使用。
一、光的反射与折射现象1.光的反射:当光射到两种介质的___________时,一部分光仍回到原来的介质里继续传播的现象。
2.光的折射:(1)光的折射:当光线入射到两种介质的分界面上时,一部分光被_________回原来的介质,另一部分光进入第二种介质_________传播的现象,叫作_____________,如图所示: AO为入射光线,OB为_____________,OC称为_____________。
(2)入射角与折射角:在如图所示光路图中 ①MN表示_________,PQ表示_________。 ②AO表示_________光线,OB表示_________光线。 ③i表示___________,r表示___________。
3.光的折射定律:入射光线、折射光线和法线在_____________内,入射光线与折射光线分别位于_________的两侧,入射角的正弦值与折射角的正弦值之比是一个常数,即______=n,n为比例常数。
【易错辨析】(1)光从一种介质进入另一种介质时,传播方向一定发生变化。( )(2)折射角增大为原来的2倍,入射角也增大为原来的2倍。( )(3)光在同一种均匀介质中传播时,也可以发生折射现象。( )(4)入射角变化,折射角也随之变化,但入射角一定大于折射角。( )提示:(1)×。当光从一种介质垂直进入另一种介质时,传播方向不发生变化。(2)×。根据 =n可知,折射角增大为原来的2倍,入射角并不增大为原来的2倍。(3)×。光在同一种均匀介质中传播时,沿直线传播,方向不变,不发生折射。(4)×。当光由空气斜射入介质中时,入射角大于折射角;但当光由介质射入空气中时,由于光路可逆,入射角小于折射角。
二、介质的折射率1.定义:光从_________射入某种介质发生折射时,入射角i的_________值与折射角r的_________值的比值,用n表示。 2.定义式:n=_______。 3.折射率与光速的关系:由于光在不同介质中的_____________不同,且都_______光在真空中的传播速度,所以任何介质的折射率都_________1;某种介质的折射率,等于光在_________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=______。
【情境思考】 不同介质折射率不同,而它们的密度也往往不同,那么介质的折射率与其密度有什么关系?是不是介质的密度越大,其折射率就越大?提示: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。
知识点一 折射定律 问题探究: 如图所示是光从一种介质进入另一种介质时出现的现象。请问:光从一种介质进入另一种介质时入射角一定大于折射角吗?提示:不一定。要看两种介质中哪一种介质的折射率大。
【核心归纳】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,传播方向就不发生变化。2.光的传播速度:光从一种介质进入另一种介质时,传播速度一定发生变化,当光垂直界面入射时,光的传播方向虽然不变,但也属于折射,光传播的速度发生变化。
3.入射角与折射角的大小关系:(1)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。(2)当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时,入射角大于折射角,当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时,入射角小于折射角。
4.折射定律的四个方面:(1)“同面内”:“折射光、入射光和法线在同一平面内”,这句话大体上说明了三线的空间位置:折射光线在入射光线与法线决定的平面内,即三线共面。(2)“线两旁”:“折射光和入射光分别位于法线两侧”,这句话把折射光线的位置又做了进一步的确定,使得折射光线的“自由度”越来越小。(3)“正比律”:“入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数,即 =n”,折射角r随入射角i的变化而变化,入射角i的正弦与折射角r的正弦之比是定值。当入射光线的位置、方向确定下来时,折射光线的位置、方向就确定了。(4)“正弦值”:当光由真空射入某种介质时,入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的,但入射角与折射角的正弦值的比值是一个常数。
【典例示范】【典例】(2020·资阳高二检测)如图所示的装置可以测量棱镜的折射率。ABC表示待测直角棱镜的横截面,棱镜的顶角为α,紧贴直角边AC放置一块平面镜。一光线SO射到棱镜的AB面上,适当调整SO的方向,当SO与AB成β角时,从AB面射出的光线与SO重合。(1)画出光线SO进入棱镜的折射光线;(2)求出棱镜的折射率n。
【解析】(1)光路如图所示。(2)入射角i=90°-β,要使从AB面射出的光线与SO重合,则AB面上折射光线必须与AC面垂直,由几何知识得到,折射角r=α由折射定律得: 。答案:(1)见解析图 (2)
【规律方法】解决光的折射问题的常规思路 (1)根据题意画出正确的光路图。(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系,要注意入射角、折射角均是与法线的夹角。(3)利用折射定律、折射率公式列式求解。
【素养训练】1.(多选)(2020·雅安高二检测)根据图中的漫画,判断下列说法中正确的是( )A.人看到的是鱼的实像,位置变浅了些B.人看到的是鱼的虚像,位置变浅了些C.鱼看到的是人的实像,位置偏低了些D.鱼看到的是人的虚像,位置偏高了些
【解析】选B、D。人看鱼的光路如图甲所示,因入射角i小于折射角r,则人将看到鱼的虚像,且位置比实际情况变浅了些,B正确;鱼看到人的光路如图乙所示,因入射角i大于折射角r,则鱼将看到人的虚像,且比实际位置要高,D正确。
2.(2019·全国卷Ⅰ)如图,一艘帆船静止在湖面上,帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P点发出的激光束,从水面出射后恰好照射到桅杆顶端,该出射光束与竖直方向的夹角为53°(sin53°=0.8)。已知水的折射率为 。(1)求桅杆到P点的水平距离;(2)船向左行驶一段距离后停止,调整由P点发出的激光束方向,当其与竖直方向夹角为45°时,从水面射出后仍照射在桅杆顶端,求船行驶的距离。
【解析】(1)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1,到P点的水平距离为x2;桅杆高度为h1,P点处水深为h2;激光束在水中与竖直方向的夹角为θ。由几何关系有 ① 由折射定律有sin53°=nsinθ③设桅杆到P点的水平距离为x,则x=x1+x2 ④联立①②③④式并代入题给数据得x=7 m⑤
(2)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时,从水面出射的方向与竖直方向夹角为i′,由折射定律有sini′=nsin45°⑥设船向左行驶的距离为x′,此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1′,到P点的水平距离为x2′,则x1′+x2′=x′+x⑦ ⑧ ⑨
联立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入题给数据得x′=(6 -3) m=5.5 m⑩答案:(1)7 m (2)5.5 m
【加固训练】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50°～100°C.在100°～140° D.大于140°
【解析】选C。由 =n>1,得折射角r
(1)随着入射角的增大,折射角怎样变化?(2)当入射角与折射角发生变化时,有没有保持不变的量?提示:(1)由表格可以看出折射角随入射角的增大而增大。(2)由表格可以看出,在误差允许的范围内,入射角的正弦与折射角的正弦的比值总是保持不变。
【核心归纳】1.关于正弦值:当光由真空射入某种介质时,入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的,但正弦值的比值是一个常数。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,说明常数反映了该介质的光学特性。3.折射率与光速的关系:(1)光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关,即n= ,由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v,所以任何介质的折射率n都大于1。(2)某种介质的折射率越大,光在该介质中的传播速度越小。
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,它的大小由介质本身及光的性质共同决定,与入射角、折射角无关,不随入射角、折射角的变化而变化。5.“相对折射率”与“绝对折射率”:光从介质1射入介质2时,入射角i与折射角r的正弦之比叫作介质2对介质1的相对折射率,通常用n12表示。若介质1是真空,则介质2相对真空的折射率叫作该介质的绝对折射率,通常用n表示。设介质1的绝对折射率为n1,介质2的绝对折射率为n2,则
【典例示范】【典例】(2018·全国卷Ⅲ)如图,某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“•”(图中O点),然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上,小标记位于AC边上。D位于AB边上,过D点作AC边的垂线交AC于F。该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察,恰好可以看到小标记的像;过O点作AB边的垂线交直线DF于E;DE=2 cm,EF=1 cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)
【解析】作出光路如图所示 据折射定律 由于DE=2 cm,∠FDA=30°因此EH=1 cm,则据几何关系可知OD∥BC,因此β=30°,θ=60°,解得三棱镜的折射率n= 。答案:
【素养训练】1.某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n。如图甲所示,O是圆心,MN是法线,AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角i和折射角r,作出sini-sinr图像如图乙所示。则( )A.光由A经O到B,n=1.5B.光由B经O到A,n=1.5C.光由A经O到B,n=0.67D.光由B经O到A,n=0.67
【解析】选B。由图线可知 可得n=1.5;因i是入射角,r是折射角,折射角大于入射角,故光由B经O到A,故选B。
2.如图所示,一透明球体置于空气中,半径R=0.1 m,单色细光束AB平行于过球心的直线MN射向球体,AB与MN的间距为0.05 m,经折射、反射、折射回到空气中,出射光线与AB恰好平行。(1)求该透明球体的折射率;(2)已知真空中光速c=3×108 m/s,求光束在透明球体中的传播时间。
【解析】(1)画出光路图如图。由几何关系得: 所以该透明球体的折射率为:
(2)光束在透明球体中的传播速度为: 光束在透明球体中的传播距离为:s=2BN=2×2Rcs30°= m光束在透明球体中的传播时间为:t= 。联立解得:t=2×10-9 s答案:(1) (2)2×10-9 s
【拓展例题】考查内容:折射定律的综合应用 【典例】一赛艇停在平静的水面上,赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1=0.6 m;赛艇正前方离赛艇前端s1=0.8 m处有一浮标,示意如图。一潜水员在浮标前方s2=3.0 m处下潜到深度为h2=4.0 m时,看到标记刚好被浮标挡住。求水的折射率n。
【解析】设过P点光线恰好被浮子挡住时,入射角、折射角分别为i、r,则: ① ② ③ 由①②③得:n= 答案:
1.关于光的折射现象,下列说法中正确的是( )A.折射角一定小于入射角B.折射率跟折射角的正弦值成反比C.折射率大的介质,光在其中的传播速度小D.折射角增大为原来的2倍,入射角也增大为原来的2倍【解析】选C。光从光密介质射向光疏介质时,折射角大于入射角,选项A错误;折射率是由材料本身决定的物理量,与折射角的正弦值无关,选项B错误;根据v= 可知,折射率大的介质,光在其中的传播速度小,选项C正确;根据n= 可知,折射角增大为原来的2倍,入射角不一定也增大为原来的2倍,选项D错误。
2.雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线,则它们可能依次是( )A.紫光、黄光、蓝光和红光B.紫光、蓝光、黄光和红光C.红光、蓝光、黄光和紫光D.红光、黄光、蓝光和紫光【解析】选B。第一次折射时,把水滴看作三棱镜,向下偏折程度最大的光线一定是紫光,偏折程度最小的是红光,故第二次折射后,从图上可看出紫光是a,红光是d,所以正确答案是B。
3.(多选)一束光从某种介质射入空气中时,入射角i=30°,折射角r=60°,折射光路如图所示,则下列说法正确的是( )A.此介质折射率为 B.此介质折射率为 C.光在介质中速度比在空气中小D.光在介质中速度比在空气中大【解析】选B、C。由折射定律n= ,A错误,B正确;又由n= 知光在介质中速度比在空气中小,C正确,D错误。
4.(2020·德阳高二检测)人造树脂是常用的眼镜镜片材料。如图所示,光线射在一人造树脂立方体上,经折射后,射在桌面上的P点。已知光线的入射角为30°,OA=5 cm,AB=20 cm,BP=12 cm,求该人造树脂材料的折射率n。【解析】设折射角为γ,由折射定律知: 由几何关系知: 且 代入数据得n= ≈1.5。答案:1.5
5.在直角三角形玻璃砖ABC中,∠A=30°,平放于水平桌面上,如图为其俯视图。一束单色光以45°的入射角水平射入其AB面,在AB面折射后又在AC面处发生一次反射,最后垂直于BC面穿出玻璃砖。求这种玻璃对这束单色光的折射率。
一、光的反射与折射现象1.光的反射:当光射到两种介质的___________时,一部分光仍回到原来的介质里继续传播的现象。
2.光的折射:(1)光的折射:当光线入射到两种介质的分界面上时,一部分光被_________回原来的介质,另一部分光进入第二种介质_________传播的现象,叫作_____________,如图所示: AO为入射光线,OB为_____________,OC称为_____________。
(2)入射角与折射角:在如图所示光路图中 ①MN表示_________,PQ表示_________。 ②AO表示_________光线,OB表示_________光线。 ③i表示___________,r表示___________。
3.光的折射定律:入射光线、折射光线和法线在_____________内,入射光线与折射光线分别位于_________的两侧,入射角的正弦值与折射角的正弦值之比是一个常数,即______=n,n为比例常数。
【易错辨析】(1)光从一种介质进入另一种介质时,传播方向一定发生变化。( )(2)折射角增大为原来的2倍,入射角也增大为原来的2倍。( )(3)光在同一种均匀介质中传播时,也可以发生折射现象。( )(4)入射角变化,折射角也随之变化,但入射角一定大于折射角。( )提示:(1)×。当光从一种介质垂直进入另一种介质时,传播方向不发生变化。(2)×。根据 =n可知,折射角增大为原来的2倍,入射角并不增大为原来的2倍。(3)×。光在同一种均匀介质中传播时,沿直线传播,方向不变,不发生折射。(4)×。当光由空气斜射入介质中时,入射角大于折射角;但当光由介质射入空气中时,由于光路可逆,入射角小于折射角。
二、介质的折射率1.定义:光从_________射入某种介质发生折射时,入射角i的_________值与折射角r的_________值的比值,用n表示。 2.定义式:n=_______。 3.折射率与光速的关系:由于光在不同介质中的_____________不同,且都_______光在真空中的传播速度,所以任何介质的折射率都_________1;某种介质的折射率,等于光在_________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=______。
【情境思考】 不同介质折射率不同,而它们的密度也往往不同,那么介质的折射率与其密度有什么关系?是不是介质的密度越大,其折射率就越大?提示: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。
知识点一 折射定律 问题探究: 如图所示是光从一种介质进入另一种介质时出现的现象。请问:光从一种介质进入另一种介质时入射角一定大于折射角吗?提示:不一定。要看两种介质中哪一种介质的折射率大。
【核心归纳】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,传播方向就不发生变化。2.光的传播速度:光从一种介质进入另一种介质时,传播速度一定发生变化,当光垂直界面入射时,光的传播方向虽然不变,但也属于折射,光传播的速度发生变化。
3.入射角与折射角的大小关系:(1)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。(2)当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时,入射角大于折射角,当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时,入射角小于折射角。
4.折射定律的四个方面:(1)“同面内”:“折射光、入射光和法线在同一平面内”,这句话大体上说明了三线的空间位置:折射光线在入射光线与法线决定的平面内,即三线共面。(2)“线两旁”:“折射光和入射光分别位于法线两侧”,这句话把折射光线的位置又做了进一步的确定,使得折射光线的“自由度”越来越小。(3)“正比律”:“入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数,即 =n”,折射角r随入射角i的变化而变化,入射角i的正弦与折射角r的正弦之比是定值。当入射光线的位置、方向确定下来时,折射光线的位置、方向就确定了。(4)“正弦值”:当光由真空射入某种介质时,入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的,但入射角与折射角的正弦值的比值是一个常数。
【典例示范】【典例】(2020·资阳高二检测)如图所示的装置可以测量棱镜的折射率。ABC表示待测直角棱镜的横截面,棱镜的顶角为α,紧贴直角边AC放置一块平面镜。一光线SO射到棱镜的AB面上,适当调整SO的方向,当SO与AB成β角时,从AB面射出的光线与SO重合。(1)画出光线SO进入棱镜的折射光线;(2)求出棱镜的折射率n。
【解析】(1)光路如图所示。(2)入射角i=90°-β,要使从AB面射出的光线与SO重合,则AB面上折射光线必须与AC面垂直,由几何知识得到,折射角r=α由折射定律得: 。答案:(1)见解析图 (2)
【规律方法】解决光的折射问题的常规思路 (1)根据题意画出正确的光路图。(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系,要注意入射角、折射角均是与法线的夹角。(3)利用折射定律、折射率公式列式求解。
【素养训练】1.(多选)(2020·雅安高二检测)根据图中的漫画,判断下列说法中正确的是( )A.人看到的是鱼的实像,位置变浅了些B.人看到的是鱼的虚像,位置变浅了些C.鱼看到的是人的实像,位置偏低了些D.鱼看到的是人的虚像,位置偏高了些
【解析】选B、D。人看鱼的光路如图甲所示,因入射角i小于折射角r,则人将看到鱼的虚像,且位置比实际情况变浅了些,B正确;鱼看到人的光路如图乙所示,因入射角i大于折射角r,则鱼将看到人的虚像,且比实际位置要高,D正确。
2.(2019·全国卷Ⅰ)如图,一艘帆船静止在湖面上,帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P点发出的激光束,从水面出射后恰好照射到桅杆顶端,该出射光束与竖直方向的夹角为53°(sin53°=0.8)。已知水的折射率为 。(1)求桅杆到P点的水平距离;(2)船向左行驶一段距离后停止,调整由P点发出的激光束方向,当其与竖直方向夹角为45°时,从水面射出后仍照射在桅杆顶端,求船行驶的距离。
【解析】(1)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1,到P点的水平距离为x2;桅杆高度为h1,P点处水深为h2;激光束在水中与竖直方向的夹角为θ。由几何关系有 ① 由折射定律有sin53°=nsinθ③设桅杆到P点的水平距离为x,则x=x1+x2 ④联立①②③④式并代入题给数据得x=7 m⑤
(2)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时,从水面出射的方向与竖直方向夹角为i′,由折射定律有sini′=nsin45°⑥设船向左行驶的距离为x′,此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1′,到P点的水平距离为x2′,则x1′+x2′=x′+x⑦ ⑧ ⑨
联立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入题给数据得x′=(6 -3) m=5.5 m⑩答案:(1)7 m (2)5.5 m
【加固训练】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50°～100°C.在100°～140° D.大于140°
【解析】选C。由 =n>1,得折射角r
(1)随着入射角的增大,折射角怎样变化?(2)当入射角与折射角发生变化时,有没有保持不变的量?提示:(1)由表格可以看出折射角随入射角的增大而增大。(2)由表格可以看出,在误差允许的范围内,入射角的正弦与折射角的正弦的比值总是保持不变。
【核心归纳】1.关于正弦值:当光由真空射入某种介质时,入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的,但正弦值的比值是一个常数。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,说明常数反映了该介质的光学特性。3.折射率与光速的关系:(1)光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关,即n= ,由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v,所以任何介质的折射率n都大于1。(2)某种介质的折射率越大,光在该介质中的传播速度越小。
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,它的大小由介质本身及光的性质共同决定,与入射角、折射角无关,不随入射角、折射角的变化而变化。5.“相对折射率”与“绝对折射率”:光从介质1射入介质2时,入射角i与折射角r的正弦之比叫作介质2对介质1的相对折射率,通常用n12表示。若介质1是真空,则介质2相对真空的折射率叫作该介质的绝对折射率,通常用n表示。设介质1的绝对折射率为n1,介质2的绝对折射率为n2,则
【典例示范】【典例】(2018·全国卷Ⅲ)如图,某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“•”(图中O点),然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上,小标记位于AC边上。D位于AB边上,过D点作AC边的垂线交AC于F。该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察,恰好可以看到小标记的像;过O点作AB边的垂线交直线DF于E;DE=2 cm,EF=1 cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)
【解析】作出光路如图所示 据折射定律 由于DE=2 cm,∠FDA=30°因此EH=1 cm,则据几何关系可知OD∥BC,因此β=30°,θ=60°,解得三棱镜的折射率n= 。答案:
【素养训练】1.某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n。如图甲所示,O是圆心,MN是法线,AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角i和折射角r,作出sini-sinr图像如图乙所示。则( )A.光由A经O到B,n=1.5B.光由B经O到A,n=1.5C.光由A经O到B,n=0.67D.光由B经O到A,n=0.67
【解析】选B。由图线可知 可得n=1.5;因i是入射角,r是折射角,折射角大于入射角,故光由B经O到A,故选B。
2.如图所示,一透明球体置于空气中,半径R=0.1 m,单色细光束AB平行于过球心的直线MN射向球体,AB与MN的间距为0.05 m,经折射、反射、折射回到空气中,出射光线与AB恰好平行。(1)求该透明球体的折射率;(2)已知真空中光速c=3×108 m/s,求光束在透明球体中的传播时间。
【解析】(1)画出光路图如图。由几何关系得: 所以该透明球体的折射率为:
(2)光束在透明球体中的传播速度为: 光束在透明球体中的传播距离为:s=2BN=2×2Rcs30°= m光束在透明球体中的传播时间为:t= 。联立解得:t=2×10-9 s答案:(1) (2)2×10-9 s
【拓展例题】考查内容:折射定律的综合应用 【典例】一赛艇停在平静的水面上,赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1=0.6 m;赛艇正前方离赛艇前端s1=0.8 m处有一浮标,示意如图。一潜水员在浮标前方s2=3.0 m处下潜到深度为h2=4.0 m时,看到标记刚好被浮标挡住。求水的折射率n。
【解析】设过P点光线恰好被浮子挡住时,入射角、折射角分别为i、r,则: ① ② ③ 由①②③得:n= 答案:
1.关于光的折射现象,下列说法中正确的是( )A.折射角一定小于入射角B.折射率跟折射角的正弦值成反比C.折射率大的介质,光在其中的传播速度小D.折射角增大为原来的2倍,入射角也增大为原来的2倍【解析】选C。光从光密介质射向光疏介质时,折射角大于入射角,选项A错误;折射率是由材料本身决定的物理量,与折射角的正弦值无关,选项B错误;根据v= 可知,折射率大的介质,光在其中的传播速度小,选项C正确;根据n= 可知,折射角增大为原来的2倍,入射角不一定也增大为原来的2倍,选项D错误。
2.雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线,则它们可能依次是( )A.紫光、黄光、蓝光和红光B.紫光、蓝光、黄光和红光C.红光、蓝光、黄光和紫光D.红光、黄光、蓝光和紫光【解析】选B。第一次折射时,把水滴看作三棱镜,向下偏折程度最大的光线一定是紫光,偏折程度最小的是红光,故第二次折射后,从图上可看出紫光是a,红光是d,所以正确答案是B。
3.(多选)一束光从某种介质射入空气中时,入射角i=30°,折射角r=60°,折射光路如图所示,则下列说法正确的是( )A.此介质折射率为 B.此介质折射率为 C.光在介质中速度比在空气中小D.光在介质中速度比在空气中大【解析】选B、C。由折射定律n= ,A错误,B正确;又由n= 知光在介质中速度比在空气中小,C正确,D错误。
4.(2020·德阳高二检测)人造树脂是常用的眼镜镜片材料。如图所示,光线射在一人造树脂立方体上,经折射后,射在桌面上的P点。已知光线的入射角为30°,OA=5 cm,AB=20 cm,BP=12 cm,求该人造树脂材料的折射率n。【解析】设折射角为γ,由折射定律知: 由几何关系知: 且 代入数据得n= ≈1.5。答案:1.5
5.在直角三角形玻璃砖ABC中,∠A=30°,平放于水平桌面上,如图为其俯视图。一束单色光以45°的入射角水平射入其AB面,在AB面折射后又在AC面处发生一次反射,最后垂直于BC面穿出玻璃砖。求这种玻璃对这束单色光的折射率。
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