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1、第3课时光的折射全反射考纲解读 1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.2.掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算1折射定律的应用观察者看见太阳从地平线升起时，下列关于太阳位置的叙述中正确的是 ()A太阳位于地平线之上B太阳位于地平线之下C太阳恰位于地平线D大气密度不知，无法判断答案B解析太阳光由地球大气层外的真空射入大气层时要发生折射，根据折射定律，折射角小于入射角，折射光线进入观察者的眼睛，观察者认为光线来自它的反向延长线这样使得太阳的实际位置比观察者看见的太阳位置偏低2折射定律与折射率的理解和应用如图1所示，光线以入射角1从空气射向折射率n的玻璃表面图1(1)当入射角145时，求反射光线
2、与折射光线间的夹角.(2)当入射角1为何值时，反射光线与折射光线间的夹角90？答案(1)105(2)arctan 解析(1)设折射角为2，由折射定律n得sin 2，所以，230.因为1145，所以1804530105.(2)因为1290，所以，sin 2sin (901)cos 1cos 1由折射定律得tan 1，1arctan .3全反射问题分析很多公园的水池底都装有彩灯，当一束由红、蓝两色光组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是()答案C解析红光、蓝光都要发生反射，红光的折射率较小，所以蓝光发生全反射的临界角较红光小，蓝光发生全反射时，红光
3、不一定发生，故只有C正确4光的色散现象分析实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随波长的变化符合科西经验公式：nA，其中A、B、C是正的常量太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图2所示，则()图2A屏上c处是紫光 B屏上d处是红光C屏上b处是紫光 D屏上a处是红光答案D解析可见光中红光波长最长，折射率最小，折射程度最小，所以a为红光，而紫光折射率最大，所以d为紫光1折射定律(1)内容：如图3所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比图3(2)表达式：n.(3)在光的折射现象中，光路是可逆的2折射率(1)折射率是一个反
4、映介质的光学性质的物理量(2)定义式：n.(3)计算公式：n，因为vc，所以任何介质的折射率都大于1.(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角3全反射现象(1)条件：光从光密介质射入光疏介质入射角大于或等于临界角(2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光4临界角：折射角等于90时的入射角，用C表示，sin C.5光的色散(1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象(2)光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列(3)光的色散现象说明：白光为复色光；同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越
5、大；不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢(4)棱镜含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散考点一折射定律的理解与应用1折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关2折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质3同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小4公式n中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，1总是真空中的光线与法线间的夹角，2总是介质中的光线与法线间的夹角例1一半圆柱形透明物体横截面如图4所示，底面AOB镀银，O表示半圆截面的圆心一束光
6、线在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点射出已知光线在M点的入射角为30，MOA60，NOB30.求：图4(1)光线在M点的折射角；(2)透明物体的折射率解析(1)如图所示，透明物体内部的光路为折线MPN，Q、M点相对于底面EF对称，Q、P和N三点共线设在M点处，光的入射角为i，折射角为r，OMQ，PNF.根据题意有30由几何关系得，PNOPQOr，于是r60且r由式得r15(2)根据折射率公式有sin insin r由式得n1.932.答案(1)15(2)或1.932解决光的折射问题的一般方法(1)根据题意画出正确的光路图(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，确定入射角和折射角(3
7、)利用折射定律建立方程进行求解突破训练1如图5所示，在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体OPQ，OPOQR，一束单色光垂直OP面射入玻璃体，在OP面上的入射点为A，OA，此单色光通过玻璃体后沿BD方向射出，且与x轴交于D点，ODR，求该玻璃的折射率图5答案解析作光路图如图所示在PQ面上的入射角sin 1，130由几何关系可得260折射率n考点二全反射现象的理解与应用1在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的2当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射当折射角等于90时，实际上就已经没有折射光了例2
8、如图6所示，光屏PQ的上方有一半圆形玻璃砖，其直径AB与水平面成30角图6(1)若让一束单色光沿半径方向竖直向下射向圆心O，由AB面折射后射出，当光点落在光屏上时，绕O点逆时针旋转调整入射光与竖直方向的夹角，该角多大时，光在光屏PQ上的落点距O点最远？(已知玻璃砖对该光的折射率为n)(2)若让一束白光沿半径方向竖直向下射向圆心O，经玻璃砖后射到光屏上形成完整彩色光带，则光带的最右侧是什么颜色的光？若使光线绕圆心O逆时针转动，什么颜色的光最先消失？解析(1)如图，刚好发生全反射时，落点距O最远sin C解得C45入射光与竖直方向的夹角为C3015(2)由于介质时紫光的折射率最大，所以位于光带的最
9、右侧若使光线绕圆心O逆时针转动，入射角增大，由于紫光的临界角最小，所以紫光最先消失答案(1)15(2)紫光紫光解答全反射类问题的技巧解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：一是光必须从光密介质射入光疏介质，二是入射角大于或等于临界角利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题的分析突破训练2为测量一块等腰直角三棱镜ABD的折射率，用一束激光沿平行于BD边的方向射向直角边AB边，如图7所示激光束进入棱镜后射到另一直角边AD边时，刚好能发生全反射该棱镜的折射率为多少？图7答案解析作出法线如图所示n，n，Cr90即解
10、得tan C，sin C，n.考点三光路控制问题分析1玻璃砖对光路的控制两平面平行的玻璃砖，出射光线和入射光线平行，且光线发生了侧移，如图8所示图8图92三棱镜对光路的控制(1)光密三棱镜：光线两次折射均向底面偏折，偏折角为，如图9所示(2)光疏三棱镜：光线两次折射均向顶角偏折(3)全反射棱镜(等腰直角棱镜)，如图10所示图10特别提醒不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同例3“B超”可用于探测人体内脏的病变状况如图11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
11、为(式中1是入射角，2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v20.9v1，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()图11A. B.C. D.解析如图所示，根据光的折射定律有由几何关系知sin 以上两式联立可解得h，故选项D正确答案D突破训练3已知直角等腰三棱镜对入射光的折射率大于，则下列选项中光路可能正确的是()答案C解析如果入射光线平行于底边从一直角边入射，入射角为45，折射角小于45，如果光线直接入射到另一直角边，根据几何关系，入射角大于45，光线
12、在另一直角边发生全反射，不可能平行于底边射出，A错误；如果入射光线垂直于一直角边入射，在底边的入射角为45，直角等腰三棱镜对入射光的折射率大于，由临界角公式可知，此三棱镜对光的全反射的临界角小于45，因此光在三棱镜中入射到底边时发生全反射，B错误；如果入射光线平行于底边从一直角边入射，入射角为45，折射角小于45，如果光线入射到底边，根据几何关系，光线在底边上的入射角大于45，光线发生全反射入射到另一直角边，根据对称性和光路可逆，出射光线仍然与底边平行，C正确；D图中的光线从一直角边入射后的折射光线与入射光线在法线的同侧，因此D错误51平行板玻璃砖模型的分析平行玻璃砖不改变光线的方向，只是使光
13、线发生侧移，由于玻璃对不同色光的折射率不同，不同色光经玻璃砖后的侧移量也不同例4如图12所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中，两者的AC面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入，通过两棱镜后，变为从a、b两点射出的单色光，对于这两束单色光()图12A红光在玻璃中传播速度比蓝光大B从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光C从a、b两点射出的单色光不平行D从a、b两点射出的单色光仍平行，且平行于BC审题与关联解析由玻璃对蓝光的折射率较大，可知A选项正确由偏折程度可知B选项正确对于C、D二选项，我们应首先明白，除了题设给出的两个三棱镜外，二者之间又形成一个物理模型平行玻璃砖(不改变光的方向，只使光线发生侧移)中间平行部分只是使光发生了侧移略去侧移因素，整体来看，仍是一块平行玻璃板，ABBA.所以出射光线仍平行作出光路图如图所示，可知光线Pc在P点的折射角与光线ea在a点的入射角相等，据光路可逆，则过a点的出射光线与过P点的入射光线平行由此，D选项正确答案ABD突破训练4频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图13所示，下列说法正确的是
