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1、强基固本 考点突破 第 3课时 光的折射 全反射 强基固本 考点突破 知 识 梳 理 知识点一 、 光的折射定律 折射率 1 折射现象 光 从一种介质斜射进入另一种介质 时传播方向发生 的现象 ， 如图 1所示 。 改变 图 1 强基固本 考点突破 2 折射定律 (1)内 容：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 ；入射角的正弦与折射角的正弦成 。 (2)表达式： 式中 12 两侧 正比 强基固本 考点突破 3 折射率 ( 1) 物 理意义：折射率反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时 ，反之偏折小。 ( 2) 定义式： n 12，不
2、能说 n 与 si n 1成正比，与 si n 2成反比。折射率由介质本身的光学性质和光的 决定。 ( 3) 计算公式： n v c ，故任何介质的折射率总大于 1 。 偏折大 频率 强基固本 考点突破 知识点二、全反射 光导纤维 1 全反射 (1 )定 义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将 ，只剩下反射光线的现象。 (2) 条件： 光从光密介质射向光疏介质。 入射角 临界角。 (3) 临界角：折射角等于 90 时的入射角。若光从光密介质 ( 折射率为 n ) 射向真空或空气时，发生全反射的临界角为 C ，则C 1n。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。 消
3、失 大于等于 强基固本 考点突破 2 光导纤维 光 导纤维的原理是利用光的全反射 。 强基固本 考点突破 思维深化 判断正误 ， 正确的画 “ ” ， 错误的画 “ ” 。 (1)无论是折射光路 ， 还是全反射光路都是可逆的 。 ( ) (2)如果光线从光疏介质进入光密介质 ， 则无论入射角多大 ，都不会发生全反射现象 。 ( ) (3)若光从空气中射入水中 ， 它的传播速度一定增大 。 ( ) (4)在同一种介质中 ， 光的频率越大 ， 折射率越大 。 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 强基固本 考点突破 题 组 自 测 题组一 折射定律与折射率的理解和应用 1 一 束单色光经空
4、气射入玻璃，这束光的 ( ) A 速度变慢，波长变短 B 速度不变，波长变短 C 频率增高，波长变长 D 频率不变，波长变长 解析 光在玻璃中的传播速度为 v 以光经空气进入玻璃，传播速度减小；由波长、波速和频率三者的关系 v f ，光经空气进入玻璃，频率 f 不变，波长变短。 答案 A 强基固本 考点突破 2 束 复色光由空气斜射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光 a、 b。已知 列光路图正确的是 ( ) 强基固本 考点突破 解析 两种单色光射入玻璃砖时的折射角小于入射角 ， 据此可排除选项 A、 B；已知 那么 入射角相同时 ， 折射角较大 ， 选项 答案 D 强基固本 考点突破
5、3 ( 2014 枣庄二模 ) 如 图 2 所示，一个半径为 R 、透明的14球体放置在水平面上，一束蓝光从 A 点沿水平方向射入球体后经 B 点射出，最后射到水平面上的 C 点。已知 球体对蓝光的折射率为 3 。则它从球面射出时的出射角 _ 。 图 2 强基固本 考点突破 若换用一束紫光同样从 A 点射入该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与 C 点相比，位置 _( 填 “ 偏左 ” 、 “ 偏右 ” 或 “ 不变 ” ) 。 解析 由折射定律可知 n 3 ，由几何关系可计算出 30 ，故 60 。在同种介质中，紫光的折射率大于蓝光的折射率，所以紫光从球体射出后落到水平面上形成的光
6、点与 C 点 相比，位置偏左。 答案 60 偏左 强基固本 考点突破 题组二 光的全反射 4 很多 公园的水池底都装有彩灯 ， 当一细束由红 、 蓝两色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 ( ) 强基固本 考点突破 解析 红光、蓝光都要发生反射，红光的折射率较小，根据 s C 1以蓝光发生全反射时，红光不一定发生，故 C 正确。 答案 C 强基固本 考点突破 5 光导 纤维由 “ 内芯 ” 和 “ 包层 ” 两个同心圆柱体组成，其中心部分是内芯，内芯以外的部分为包层，光从一端进入，从另一端射出，下列说法正确的是 ( ) 图 3 强基
7、固本 考点突破 A 内芯的折射率大于包层的折射率 B 内芯的折射率小于包层的折射率 C 不同频率的可见光从同一根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间相同 D 若紫光以如图 3所示角度入射时 ， 恰能在内芯和包层分界面上发生全反射 ， 则改用红光以同样角度入射时 ， 也能在内芯和包层分界面上发生全反射 强基固本 考点突破 解析 光导纤维是依据全反射原理工作的 ， 内芯的折射率大于包层的折射率 ， 选项 选项 同频率的可见光在同一介质中的传播速度不同 ， 从同一根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间一般不相同 ， 选项 将紫光改用红光也以同样角度入射时 ， 由于红光临界角大于紫光 ， 所以不能在内
8、芯和包层分界面上发生全反射 ， 选项 答案 A 强基固本 考点突破 考点一 折射定律的理解与应用 1 入射 角 、 反射角和折射角是相对应的光线与法线的夹角 。 2 折射率由介质本身性质决定 ， 与入射角的大小无关 。 3 光发生折射时 ， 折射角不一定小于入射角 。 强基固本 考点突破 【 例 1】 2014江苏单科， 12B(3)的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图如图 4。一束光以入射角 i从 过折射和反射后从 鳞片的折射率为 n，厚度为 d，两片之间空气层厚度为 h。取光在空气中的速度为 c，求光从 a到 t
9、。 图 4 强基固本 考点突破 解析 设光在鳞片中的折射角为 ， 折射定律 s i n s 在鳞片中传播的路程 dc ，传播速度 v 传播时间 t1 考点突破 同理，在空气中的传播时间 t 2 2 hc c os i则 t t 1 t 2 2 hc c os 2 hc c os 考点突破 解决光的折射问题的一般方法 (1)根据题意画出光路或者根据已知光路确定入射角和折射角 。 (2)利用折射定律建立方程进行求解 。 强基固本 考点突破 【变式训练】 1 半径为 R 的玻璃圆柱体，截面如图 5 所示 ， 圆心为 O ，在同一截面内，两束相互垂直的 同种单色光射向圆柱面的 A 、 B 两点，其中一
10、 束沿 向， A 30 ，若玻璃对此单 色光的折射率 n 3 。 (1) 试作出两束光从射入到第一次射出的光路图，并求出各光线射出时的折射角； ( 当光线射向柱面时，如有折射光线则不考虑反射光线 ) (2) 求两束光经圆柱体后第一次射出的光线的交点 ( 或反向延长线的交点 ) 与 A 点的距离。 图 5 强基固本 考点突破 解析 ( 1) 过 A 点的光线不偏折，折射角 为 0 ，设过 B 的光线折射角为 ，则 n 60 3 ，故 30 经 C 点发生折射，入射角为 30 ，同理 折射角为 60 光路图如图所示。 ( 2) 由几何关系可知， 3 3 R ， 故 ( 3 1) R 。 答案 (
11、1) 光路图见解析 0 60 ( 2) ( 3 1) R 强基固本 考点突破 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 。 强基固本 考点突破 【 例 2】 2013江苏卷， 12B(3)图 6为 单反照相机取景器的示意图， 为五棱镜的一个截面， 光线垂直 别在 A 上发生反射，且两次反射的入射角 相等，最后光线垂直 两次 反射都为全反射，则该五棱镜折
12、射率的最小值是多少？(计算结果可用三角函数表示 ) 图 6 强基固本 考点突破 解析 光线在棱镜中的光路图如图所示， 根据反射定律和题设条件， 得 4 90 所以入射角 根据全反射规律， si n A 1n故 1n 1 即折射率的最小值为1案 1基固本 考点突破 解决全反射问题的一般方法 (1)确定光是从光密介质进入光疏介质 。 (2)应用 确定临界角 。 (3)根据题设条件 ， 判定光在传播时是否发生全反射 。 (4)如发生全反射 ， 画出入射角等于临界角时的临界光路图 。 (5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析 、判断 、 运算 ， 解决问题 。 强基固本 考点突破 【 变式训练 】 2 2014新课标全国卷 ， 34(2)一厚 度为 其下表面贴有一半径为 在玻璃板上表面放置一半径为 圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上 。 已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线 (不考虑反射 )， 求平板玻璃的折射率 。 强基固本 考点突破 解析 根据全反射原理，圆形发光面边缘发出的光线射到玻璃板上表面时入射角为临界角 ( 如 图所示 ) 设为 ， 且 1n。 根据几何关系得： si n R r 联立以上各式，解得 n 1 r2。 答案 1 r2
