高中物理 第十三章 1 光的折射課后集訓 新人教版選修3-41

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光的折射 基礎過關 1.光線從空氣射到某種介質的表面上，一部分發(fā)生反射，一部分發(fā)生折射。已知入射角為30，介質的折射率為1.5,則反射光線與法線的夾角為________，折射光線與法線的夾角為________。 解析：由反射定律及其折射定律得。 答案：30，arcsin 2.有人在游泳池邊上豎直向下觀察池水的深度，看到池水的深度約為h。已知水的折射率n=4/3,那么，水的實際深度約為多少？ 解析：設水池的實際深度為H，水的視深為h,從正上方沿豎直向下的方向觀察池底S時，由于光的折射現(xiàn)象，其視深位置在S′處，觀察光路答圖13-1所示。 答圖13-1 由幾何關系和折射定律可知： sini=nsinr O1O2=htani=Htanr 考慮到從正上方觀察時，角度i和r均很小，所以有：sini≈tani sinr≈tanr因此H=nh= 答案： 3.如果光以同一入射角從真空射入不同介質，則( ) A.折射角越大，表示這種介質對光線的偏折作用越大 B.折射角越大，表示這種介質對光線的偏折作用越小 C.折射角越小，表示這種介質對光線的偏折作用越大 D.折射角越小，表示這種介質對光線的偏折作用越小 解析：根據(jù)折射率的定義,在入射角相同的情況下，折射角越小的介質，其折射率越大，該介質對光的偏折作用越大；反之，折射角越大的介質，其折射率越小，該介質對光的偏折作用越小。所以正確的選項應該是B、C。 答案：B、C 4.如圖13-1-3是光線以相同的入射角i從空氣射入三種不同介質時的折射情況，關于光在三種介質中的傳播速度，下列說法正確的是( ) 圖13-1-3 A.光在甲介質中的速度最大 B.光在乙介質中的速度最大 C.光在丙介質中的速度最大 D.光在三種介質中的速度一樣大 答案：A 5.已知介質1的折射率為1.3，光在介質2中的傳播速度為2.0108 m/s。這兩種介質的折射率大小關系是：n1________n2，兩種介質中的光速大小關系是v1________v2(填“大于”“等于”或“小于”)。 答案：小于，大于 6.光在某種玻璃中的傳播速度為108 m/s，要使光由空氣射入這種玻璃中，且使折射光線與反射光線之間的夾角成90，入射角應是( ) A.30 B.60 C.45 D.90 答案：B 綜合運用 7..把相同玻璃制成的厚度為d的正方體A和半徑為d的半球體B放在報紙上，且讓半球體的凸面向上。從正上方分別觀察A、B與報紙接觸面中心處報紙上的文字，下面的觀察記錄哪一項是正確的( ) A.A中的字比B中的高 B.B中的字比A中的高 C.A、B中的字一樣高 D.無法比較 解析：從報紙上的文字發(fā)出的光線，經(jīng)過A上表面發(fā)生折射而向下偏折，所以看到A中字的位置較實際位置高；而從B中心處報紙上的文字發(fā)出的光線經(jīng)過球面時，不發(fā)生偏折，所以字的位置不變，選A。 答案：A 8.一個圓柱形筒，直徑12 cm，高16 cm。人眼在筒側上方某處觀察，所見筒側的深度為9 cm，當筒中裝滿液體時，則恰能看到筒側的最低點。求： (1)此液體的折射率； (2)光在此液體中的傳播速度。 解析：題中的“恰能看到”，表明人眼看到的是筒側最低點發(fā)出的光線經(jīng)界面折射后進入人眼的邊界光線。由此可作出符合題意的光路圖。在作圖或分析計算中還可以由光路可逆原理，認識“由人眼發(fā)出的光線”折射后恰好到達筒側最低點。 根據(jù)題中的條件作出光路圖如答圖13-2所示 答圖13-2 (1)由圖可知：sinθ2=,sini=,又i=θ1 折射率：。 (2)傳播速度： m/s=2.25108 (m/s)。 答案：(1) (2)2.25108 (m/s) 9.在折射率為n、厚度為d的玻璃平板上方的空氣中有一點光源S，從S發(fā)出的光線SA以角度θ入射到玻璃板上表面，經(jīng)過玻璃板后從下表面射出，如圖13-1-4所示。若沿此光線傳播的光從光源到玻璃板上表面的傳播時間與在玻璃板中的傳播時間相等，點光源S到玻璃上表面的垂直距離L應是多少？ 圖13-1-4 解析：設光線在玻璃中的折射角為γ，則光線從S到玻璃板上表面的傳播距離為,光線從S到玻璃板上表面的傳播時間為，其中c是真空中的光速，光在玻璃板中的傳播距離為,光在玻璃中的傳播時間為由折射定律：sinθ=nsinγ 根據(jù)題意得：聯(lián)立解得： 答案： 拓展探究 10.試說出在測定玻璃的折射率的實驗中能用到的數(shù)據(jù)處理方法。 答案：此實驗是通過測量入射角和折射角，然后查數(shù)學用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代入中求玻璃的折射率。除運用此方法之外，還有以下處理數(shù)據(jù)的方法： (1)處理方法(Ⅰ)：在找到入射光線和折射光線以后，以入射點O為圓心，以任意長為半徑畫圓，分別與AO交于C點，與OO′(或OO′的延長線)交于D點，過C、D兩點分別向NN′作垂線，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的長，如答圖13-3所示。 答圖13-3 由于sinθ1=,sinθ2=。 而CO=DO,所以折射率：。 重復以上實驗，求得各次折射率計算值，然后求其平均值即為玻璃磚折射率的測量值。 (2)處理方式(Ⅱ)：根據(jù)折射定律可得 。 因此有sinθ2= sinθ1。 答圖13-4 在多次改變入射角、測量相對應的入射角和折射角正弦值基礎上，以sinθ1值為橫坐標、以sinθ2值為縱坐標，建立直角坐標系，如答圖13-4所示。描數(shù)據(jù)點，過數(shù)據(jù)點連線得一條過原點的直線。 求解圖線斜率，設斜率為k，則k=, 故玻璃磚折射率n=。