光学,知 识 网 络,第,1,讲,光的折射全反射,判断正误,(,正确的打,“”,，错误的打,“”,),1.,无论是光的折射，还是反射，光路都是可逆的,(),2.,入射角越大，折射率越大,(),3.,折射率跟折射角的正弦成正比,(),4.,介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比,(),5.,若光从空气中射入水中，它的传播速度一定增大,(),6.,密度大的介质为光密介质，密度小的介质为光疏介质,(),课 前,3 min,7,.,只要入射角足够大，就能发生全反射,(),8.,光线从光疏介质进入光密介质，入射角等于临界角时发生全反射现象,(),9.,已知介质对某单色光的临界角为,C,，则该介质的折射率等于,sin,C,.(),课 前,3 min,考点一折射定律折射率,1.,折射定律,(1),内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在,_,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,_,比,(3),在光的折射现象中，光路是,_,的,同一平面,正,可逆,2.,折射率,(1),折射率是一个反映介质的,_,的物理量,(,2),定义式：,n,_,_,_,.,(,3),计算公式：,n,_,，因为,v,c,，所以任何介质的折射率都,_.,(4),当光从真空,(,或空气,),斜射入某种介质时，入射角,_,折射角；当光由介质斜射入真空,(,或空气,),时，入射角,_,折射角,3.,折射率的理解,(1),折射率由,_,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,_,，传播速度越,_.,光学性质,大于,1,大于,小于,介质本身,大,小,典例,1,(2024,苏州高三调研,),如图所示，一束光沿,AO,从空气射入介质中，以,O,点为圆心画一个圆，与折射光线的交点为,B,，过,B,点向两介质的交界面作垂线，交点为,N,，,BN,与,AO,的延长线的交点为,M,.,以,O,点为圆心，,OM,为半径画另一圆,.,则以下线段长度之比等于介质的折射率的是,(,),C,(,1),求水的折射率,n,.,(2),欲击中水底的长度为,2 cm,的鱼模型，现保持装置方向不变而将鱼缸向左侧平移，求移动距离,d,的范围,.,甲,乙,(,2),击中最左侧：移动的距离,d,1,PB,tan,PO,7.3 cm,击中最右侧：移动的距离,d,2,PB,tan,PO,BC,9.3 cm,移动距离,d,在,7.3,9.3 cm,之间,解决光的折射问题的思路,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，要注意入射角、折射角均以法线为标准,3.,利用折射定律、折射率公式求解,4.,注意折射现象中光路的可逆性,规律总结,考点二全反射,1.,光疏介质和光密介质,折射率较,_,的介质称为光疏介质，折射率较,_,的介质称为光密介质光疏介质和光密介质是,_,的,.,2.,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，折射光线将全部,_,，只剩下反射光线的现象,(2),条件：,光从,_,介质射入,_,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,大,相对,消失,光密,光疏,大于或等于,小,3.,全反射的应用,(1),解释生活中的现象：炎热的夏天，远处柏油马路上特别明亮；海市蜃楼等,.,(2),全反射棱镜：截面是等腰直角三角形的棱镜,.,(3),光导纤维：原理是光的全反射，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率,.,4.,解决全反射问题的一般步骤,(1),确定光是从光密介质进入光疏介质,.,(,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,.,典例,3,(2025,泰州中学,),如图所示，玻璃半球半径为,R,，球心为,O,，,AB,为水平直径，,M,点是半球的最高点半球内从,A,点发出与,AB,成,30,的光线从,BM,间某点,C,平行于,AB,射出光在真空中的传播速度为,c,.,则,(,),D,典例,4,(2025,南京学情调研,),如图所示，一束单色光从,AB,中点沿垂直于直角三棱镜,AB,边的方向射入棱镜，在,AC,边发生全发射后再从,BC,边射出棱镜，出射光线恰好与,AC,平行，已知,A,60,，,AC,2,L,，光在真空中的速度为,c,.,求：,(1),该棱镜的折射率,n,.,(2),该单色光在棱镜中传播的时间,t,(,不考虑光在,BC,边上的反射,),【解析】,(1),作出完整的光路如图所示,根据,几何关系可知，入射角,60,，作,AC,界面法线交于,BC,于,D,点，光线在,AB,界面交于,O,点，,P,点发生全反射，,Q,点发生折射，则,PDC,60,DPQ,60,可知,PDQ,为等边三角形，所以,30,因为最终出射光线与,AC,平行，所以,60,求光的传播时间的一般思路,1.,全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即,v,2,.,全反射现象中，光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定,规律总结,考点三光的折射和全反射的综合应用,典例,5,(2024,山东卷,),某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为,O,点，半径为,R,；直角三棱镜,FG,边的延长线过,O,点，,EG,边平行于,AB,边且长度等于,R,，,FEG,30.,横截面所在平面内，单色光线以,角入射到,EF,边发生折射，折射光线垂直,EG,边射出已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为,1.5.,(1),求,sin,.,(2),以,角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧,AMB,可以发生全反射，求光线在,EF,上入射点,D,(,图中未标出,),到,E,点距离的范围,由于,折射光线垂直,EG,边射出，根据几何关系可知,FEG,30,代入数据解得,sin,0.75,(,2),根据题意作出单色光第一次到达半圆弧,AMB,恰好发生全反射的光路图如图所示,设,P,点到,FG,的距离为,l,，则根据几何关系有,l,R,sin,C,光的折射和全反射问题的解题技巧,1.,在解决光的折射问题时，应根据题意分析光路，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,.,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.,找出临界光线往往是解题的关键，若不符合全反射的条件，则要由折射定律和反射定律确定光的传播情况,.,4.,有时还可应用光路的可逆原理画出光路图，然后结合几何知识进行推断和求解相关问题,.,规律总结,随堂内化,1.,(,2024,仪征中学,),地球表面大气对光的折射率随高度的增加逐渐减小一束太阳光从大气层中某点射入，此后光的传播路径可能正确的是,(,),A,B,C,D,【解析】,地球表面大气对光的折射率随高度的增加逐渐减小，太阳光从大气层中某点射入，则光从光疏介质射向光密介质，折射角小于入射角，光线逐渐向下弯曲，故,A,、,B,、,D,错误，,C,正确,C,2.,(2024,江苏卷,),现有一光线以相同的入射角,，打在不同浓度,NaCl,的两杯溶液中，折射光线如图所示,(,1,t,2,t,3,B.,t,1,t,2,t,3,C.,t,1,t,2,t,3,D.,t,3,t,1,n,上,，则,下,逐渐减小，故光线逐渐向竖直方向偏移，故,A,正确,4.,(2024,广东卷,),如图所示，红、绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以,角从,MN,面射入某长方体透明均匀介质折射光束在,NP,面发生全反射反射光射向,PQ,面若,逐渐增大两束光在,NP,面上的全反射现象会先后消失已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率下列说法中正确的是,(,),A,.,在,PQ,面上，红光比绿光更靠近,P,点,B.,逐渐增大时，红光的全反射现象先消失,C.,逐渐增大时，入射光可能在,MN,面发生全反射,D.,逐渐减小时，两束光在,MN,面折射的折射角逐渐增大,B,5.,(2025,中华中学,),如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面,ABC,的单色光从空气射向,E,点，并偏折到,F,点已知入射方向与,AB,边的夹角用,30,，,E,、,F,分别为,AB,、,BC,边的中点下列说法中正确的是,(,),A,.,该棱镜的折射率为,B.,光在,F,点发生全反射,C.,光从空气进入棱镜，波长变长,D.,从,F,点射出的光束与入射到,E,点的光束间的偏向角为,60,D,6.,(2024,南通第二次调研,),如图所示，桌面上放一枚硬币，一个透明圆柱体放在硬币上从圆柱体侧面任意位置观察硬币，均未能看到，则圆柱体的折射率可能等于,(,),A,.1.30 B.1.33,C.1.38 D.1.48,D,7.,(2024,南通第一次调研,),如图所示，棱镜的横截面,ABDC,是底角为,45,的等腰梯形一单色光平行于底面,AB,入射，入射点为,E,，折射后射向,F,点，,F,为,AB,中点，棱镜的折射率为,，不考虑光的二次反射，则,(,),A,.,光可能从,F,点射出,AB,面,B.,光可能在,BD,面发生全反射,C.,入射点,E,上移，光的出射点下移,D.,入射点,E,上移，光在棱镜中传播的路程变长,C,8.,如图所示，圆心为,O,、半径为,R,的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从,P,点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角,60,时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行已知真空中的光速为,c,，则,(,),A.,玻璃砖的折射率为,1.5,D,.,光从玻璃到空气的临界角为,30,C,二、,计算题,9.,(2024,如皋二模,),如图所示，半圆柱玻璃砖的半径为,R,，,AB,边为直径，,O,为圆心，一纸面内的单色光束从玻璃砖的,P,点射入，入射角,可以任意变化，不考虑从,AB,上反射后的情况已知角度,60,，玻璃砖对该单色光的折射率,n,，光在真空中的速度为,c,，求：,(1),光在玻璃砖中传播的最短时间,t,.,(2),光可从,OB,段出射的长度,L,.,10.,(2025,泰州期初,),如图所示，这是一个半球形透明物体的剖视图，现有垂直于左侧平面的平行单色光入射，不考虑光线在透明物体内部的二次反射因素,【解析】,(1),如图甲所示，设,B,处的光束水平射入时，在,C,处恰好发生全反射，设,OCB,，由题意可得,45,甲,(2),如图乙所示，光束由,D,点水平射入，在,E,点发生折射，出射光线与,OA,轴线的交点为,F,，设入射角为,OED,，折射角为,NEF,，,OFE,乙,谢谢观赏,。