人教版高中物理选择性必修一 同步精讲精练专题4.1 光的折射（教师版）.docxVIP

专题4.1光的折射

【人教版】

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【题型1生活中的折射问题】

【题型2折射的理解】

【题型3折射率的求解】

【题型4折射中的时间问题】

【题型5折射与反射的综合】

【题型6折射率的测定】

【题型7折射中的色散问题】

【题型8折射中的临界问题】

【题型1生活中的折射问题】

【例1】“B超”可用于探测人体内脏的病变状况．如图是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图．超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似，可表述为eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(v1,v2)(式中θ1是入射角，θ2是折射角，v1、v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度)，超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同．已知v2＝0.9v1，入射点与出射点之间的距离是d，入射角是i，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度h为()

A.eq\f(9dsini,2\r(100－81sin2i))B.eq\f(d\r(81－100sin2i),10sini)

C.eq\f(d\r(81－100sin2i),20sini)D.eq\f(d\r(100－81sin2i),18sini)

解析如图所示，根据光的折射定律有eq\f(sini,sinθ)＝eq\f(v1,v2)

由几何关系知sinθ＝eq\f(\f(d,2),\r(?\f(d,2)?2＋h2))

以上两式联立可解得h＝eq\f(d\r(100－81sin2i),18sini)，故选项D正确．

答案D

【变式1-1】汽车氙气大灯(前照灯)通常需要透镜(近似看作半球形玻璃砖)才能达到更好的照明效果，保证行车安全，图甲为该系统工作的原理图。图乙是使用近光灯时透镜调节光线的原理图，图中MN为透镜的竖直直径，透镜的半径为R，一束单色光的入射点P与球心O的距离为l＝eq\f(\r(3),3)R，入射光线与MN的夹角为θ＝37°，已知透镜对该入射光的折射率为n＝1.6，透镜距地面的距离为h＝1.0m(可认为远大于透镜半径)，求近光灯照射的距离L(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，tan83°＝8.1)。

解析：单色光的折射路径如图所示，由题意可得n＝eq\f(sini,sinr)，解得r＝30°

由正弦定理可得eq\f(l,sinα)＝eq\f(R,sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(r＋\f(π,2))))

则α＝30°，eq\f(sinα,sinβ)＝eq\f(1,n)，则β＝53°

由几何关系知γ＝30°

则有L＝h·tan(β＋γ)，解得L＝8.1m。

答案：8.1m

【变式1-2】一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时()

A．速度相同，波长相同B．速度不同，波长相同

C．速度相同，频率相同D．速度不同，频率相同

解析：选D不同的单色光频率不相同，同一单色光在不同的介质内传播过程中，光的频率不会发生改变；由公式v＝eq\f(c,n)可以判断，水的折射率大于空气的，所以该单色光进入水中后传播速度减小。故选项D正确。

【变式1-3】雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象．在说明这种现象时，需要分析光线射入水珠后的光路，一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为R＝10mm的球，球心O到入射光线的垂直距离为d＝8mm，水的折射率为n＝eq\f(4,3).

(1)在图中画出该束光线射入水珠后，第一次从水珠中射出的光路图；

(2)求这束光线从射向水珠到第一次射出水珠，光线偏转的角度．

答案(1)见解析图(2)32°

解析(1)如图所示

(2)由几何关系知

sinθ1＝eq\f(d,R)＝0.8，θ1＝53°

由折射定律sinθ1＝nsinθ2得sinθ2＝0.6，θ2＝37°

则光线偏转的角度

φ＝2(θ1－θ2)＝32°

【题型2折射的理解】

【例2】(2021年8省联考·辽宁卷)如图所示，一束单色光从介质1射入介质2，在介质1、2中的波长分别为λ1、λ2，频率分别为f1、f2，则()

A．λ1λ2B．λ1λ2C．f1f2 D．f1f2

解析：选B根据折射定律可知折射率小的介质光线与法线的夹角大，因此n1n2，由n＝eq\f(c,v)，可得v1v2，因为光从一种介质进入另一种介质时频率不变，即f1＝f2，根据v＝λf，可知波长与波速成正