备考2024届高考物理一轮复习讲义第十四章光学第1讲光的折射全反射考点1折射定律和折射率

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考点1 折射定律和折射率
1.折射定律
2.折射率
皎洁的月光下，在清澈的湖面上我们能通过水面看到月亮的倒影.同时，月光能够照亮水中的鱼和草，为什么？
答案 月光从空气射到水面时，一部分光折射进水中，另一部分光反射回到空气中，这两部分光的去向分别遵循折射定律和反射定律.
光由真空以相同的入射角射向不同的介质时，折射角是不同的，为什么？
答案 因为不同介质对光的折射率不同.
研透高考 明确方向
命题点1 折射率的理解
1.[多选]关于介质的折射率，下列说法正确的是（ BC ）
A.由折射率公式n＝sinθ1sinθ2可知，介质的折射率与入射角θ1的正弦值成正比
B.由折射率公式n＝cv可知，介质的折射率与光在介质中的传播速度v成反比
C.折射率由介质本身及光的性质共同决定
D.玻璃的折射率大于1，水的折射率小于1
解析 公式n＝sinθ1sinθ2运用比值法定义折射率，介质的折射率与入射角θ1、折射角θ2的正弦值无关，A错误；由公式n＝cv、c不变知，介质的折射率与光在介质中的传播速度成反比，B正确；折射率由介质本身及光的性质共同决定，C正确；任何介质的折射率都大于1，D错误.
方法点拨
对折射率的理解
1.折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在该介质中传播速度的大小，v＝cn.
2.折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关.
（1）同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小.
（2）同一种光在不同介质中，虽然波速、波长不同，但频率相同.
命题点2 折射定律的应用
2.[2021河北]将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置，圆心上下错开一定距离，如图所示.用一束单色光沿半径照射半圆柱体A，设圆心处入射角为θ.当θ＝60°时，A右侧恰好无光线射出；当θ＝30°时，有光线沿B的半径射出，射出位置与A的圆心相比下移h.不考虑多次反射.求：
（i）半圆柱体对该单色光的折射率；
（ii）两个半圆柱体之间的距离d.
答案 （i）233 （ii）2（h－R2）
解析 （i）当θ＝60°时，A右侧恰好无光线射出，即刚好发生全反射，故临界角C＝60°，由临界角公式可知sinC＝1n
解得折射率n＝1sinC＝1sin60°＝233
（ii）如图所示，当θ＝30°时，设光线由A右侧射出的折射角为r，则由折射定律有n＝sinrsin30°，解得sinr＝33
由光路可逆可知，光线进入半圆柱体B的折射角仍为30°，所以出射点到半圆柱体B圆心的高度差为h1＝Rsin30°＝R2
两半圆柱体圆心错开的距离为h2＝h－h1＝h－R2
由几何关系有sinr＝h2h22＋d2，解得d＝2（h－R2）.
方法点拨
应用光的折射定律解题的一般思路
1.根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图；
2.充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量，如折射角、折射率等；
3.注意在折射现象中，光路是可逆的.
课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
1.通过实验，理解光的折射定律.会测量材料的折射率.
2.知道光的全反射现象及其产生的条件.初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用
折射定律和折射率
2023：江苏T5，全国乙T34（2）；
2022：湖南T16（2），江苏T12；
2021：河北T16（2），湖南T16（2），浙江6月T12；
2019：全国ⅠT34（2）
1.物理观念：理解折射率、光的折射和全反射；进一步拓展对物理世界的认识和理解，发展物理观念.
2.科学思维：通过对物理现象进行分析和推理，建构物理模型，归纳总结得到光的传播规律.利用数学几何知识求解全反射问题.
3.科学探究：通过实验探究折射现象，分析实验数据，发现特点和规律，得出定量结论.
4.科学态度与责任：通过光及其应用的学习，认识科学的本质.通过学习光纤的应用，激发造福人类的内在动力
光的折射和全反射的综合应用
2023：湖北T6，湖南T7，山东T16，浙江6月T13；
2022：山东T7，河北T16（2），广东T16（2），辽宁T5，全国乙T34（2），全国甲T34（2），浙江6月T8；
2021：广东T16（2），全国乙T34（2）；
2020：全国ⅡT34（2），全国ⅢT34（2），浙江7月T13；
2019：全国ⅢT34（2）
光路控制及色散现象
2023：浙江1月T13，全国甲T34（1）；
2022：浙江1月T11；
2021：海南T6
命题分析预测
光的折射和全反射是高考必考点，题型有选择题和计算题，难度较小或中等.预计2025年高考可能会考查光的折射与全反射临界角在实际中的应用，几何光学的临界问题.