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1、基础课3 光的折射 全反射,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1,两侧,正比,偏折角大,频率,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_，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sin C_。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。,消失,大于等于,2光导纤维 光导纤维的原理是利用光的全反
2、射(如图2)。,图2,思考判断,答案 (1) (2) (3) (4) (5),折射定律的理解与应用,2平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制,解析 介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，故选项A、B均错；由于真空中的光速是个定值，故n与v成反比是正确的，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，选项C正确；由于vf，当f一定时，v与成正比，又n与v成反比，故n与也成反比，选项D正确。 答案 CD,图3,A30 B45 C60 D75,答案 A,3光经过平行玻璃砖的色散(2017昆明七校调研)(多选)如图4所示，一束光斜射向厚度
3、为d的矩形玻璃砖，经折射后射出a、b两束光线，则下列说法正确的是( ),图4,A玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 B在真空中，a光的波长小于b光的波长 C在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度 D从玻璃砖底边射出的a、b光传播方向不平行 E如果只将玻璃砖的厚度d减半，那么从玻璃砖底边射出的a、b光线间的距离将减小 答案 ACE,4光经过三棱镜的色散(多选)如图5所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是( ),图5,A若b光为绿光，则c光一定不是蓝光 B若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最小 Ca、b
4、、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小 D若让a、b、c三色光以同一入射角，从某介质射向空气，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射,答案 AB,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：折射角、折射率等。 (3)注意在折射现象中，光路是可逆的。,方法技巧,光的折射、全反射的综合应用,求解光的折射、全反射问题的四点提醒 (1)光密介质和光疏介质是相对而言的。同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。 (2)如果光线
5、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)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。 (4)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。,图6,(1)求池内的水深； (2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。,解析 (1)光由A射向B发生全反射，光路如图甲所示。,甲,乙,1应用全反射原理求折射率如图7，一个三棱镜的截面为等腰
6、直角ABC，A为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射率为_。,图7,2应用全反射原理求极值如图8，一透明半圆柱体折射率为n2，半径为R、长为L。一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，部分柱面有光线射出。求该部分柱面的面积S。,图8,图9,光线不能从CD边射出。 答案 30 不能,解答全反射类问题的技巧 (1)解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件： 光必须从光密介质射入光疏介质； 入射角大于或等于临界角。 (2)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
7、时尽量与实际相符。,方法技巧,实验：测定玻璃的折射率,1实验原理与操作,2.数据处理与误差分析 (1)数据处理 计算法：计算每次折射率n，求出平均值。 图象法(如图所示),单位圆法(如图所示),(2)误差分析 确定入射光线、出射光线时的误差。故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距离宜大点； 测量入射角与折射角时的误差。故入射角不宜过小，但也不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱。 (3)注意事项 玻璃砖要用厚度较大的； 入射角应在30到60之间； 大头针要竖直插在白纸上，且距离应尽量大一些。,1插针法测玻璃的折射率在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图10甲所示。,图
8、10,(1)请在图乙中画出完整的光路图； (2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n_(保留3位有效数字)； (3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图丙所示。图丙中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和_ (填“A”或“B”)。,解析 (1)作光路图时应注意作图规范，所作光路图如图所示。,答案 (1)如图所示 (2)1.51(1.481.54均可) (3)A,2全反射法测玻璃的折射率某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率。开始时玻璃砖的位置如图11中实线所示，使大
9、头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像。如此观察，当玻璃砖转到图11中虚线位置时，上述现象恰好消失。此时只需测量出_，即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量值表示出折射率n_。,图11,12015重庆理综，11(1)虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图12所示。M、N、P、Q点的颜色分别为( ),图12,A紫、红、红、紫 B红、紫、红、紫 C
10、红、紫、紫、红 D紫、红、紫、红 解析 玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，由折射定律和反射定律可知M点为紫色、N点为红色，P点为红色，Q点为紫色，故A项正确。 答案 A,图13,解析 设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，所考虑的光线的光路图如图所示。设光线在M点的入射角为i、折射角为r，在N点的入射角为i，反射角为i，玻璃折射率为n。由于OAM为等边三角形，,作底面在N点的法线NE，由于NEAM，有 i30 根据反射定律，有 i30 连接ON，由几何关系知MANMON，故有 MNO60 由式得 ENO30 于是ENO为反射角，ON为反射光线。这一反射光线经球面再次折射后不改变方向。所以，经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角为 180ENO150 答案 150,图14,解析 当光线经球心O入射时，光路图如图(a)所示。,图(a),在玻璃体球面上光线恰好发生全反射时，光路图如图(b)所示。,图(b),图15,(1)玻璃砖的折射率； (2)该光束从AB边上的D点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需的时间。 解析 (1)作出光路图，如图所示，,
