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1、第第1课时课时 光的折射光的折射 全反射全反射 考点一考点一 折射定律及折射率的应用折射定律及折射率的应用 1对折射定律的理解对折射定律的理解 (1)入射角、反射角和折射角是相对应的光线与法线入射角、反射角和折射角是相对应的光线与法线的夹角的夹角 (2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关关 (3)光发生折射时，折射角不一定小于入射角光发生折射时，折射角不一定小于入射角 2对折射率的理解sin i(1)公式 n中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射sin 入真空，i 总是真空中的光线与法线间的夹角， 总是介质中的光线与法线间的夹角(2)折射率
2、 n 是反映介质光学性质的物理量，它的大小只能由介质本身的物质结构及光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关(3)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(4)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小 【例【例1】 (2015 四川卷四川卷)直线直线P1P2过均匀玻璃球球心过均匀玻璃球球心O，细光束细光束a、b平行且关于平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光对称，由空气射入玻璃球的光路如图路如图a、b光相比光相比( ) A玻璃对玻璃对a光的折射率较大光的折射率较大 B玻璃对玻璃对a光的临界角较小光的临界角较小 Cb光在玻璃中的传播速度较小光在玻璃中的传播速度较小
3、 Db光在玻璃中的传播时间较短光在玻璃中的传播时间较短 解析：解析： 由于由于 a、b光平行且关于过球心光平行且关于过球心O 的直线的直线 P1P2对称，因此它对称，因此它们的入射角们的入射角 i 相等，根据图中几何关系可知，相等，根据图中几何关系可知，b光在玻璃球中的光路光在玻璃球中的光路偏离进入球之前方向较多，即偏离进入球之前方向较多，即b光的折射角光的折射角 较小，根据折射定律较小，根据折射定律sin i有有 n，所以玻璃对，所以玻璃对b光的折射率较大，故选项光的折射率较大，故选项A 错误；根据错误；根据sin 1临界角公式有临界角公式有sin Cn，所以玻璃对，所以玻璃对a 光的临界角
4、较大，故选项光的临界角较大，故选项B错误；错误； c根据折射率的定义式有根据折射率的定义式有nv，所以，所以 b光在玻璃中的传播速度光在玻璃中的传播速度v较小，故选项较小，故选项C 正确；根据图中几何关系可知，正确；根据图中几何关系可知， a、b光进入玻璃球光进入玻璃球d后，后，b光的光程光的光程d较大，根据匀速直线运动规律有较大，根据匀速直线运动规律有 tv，所以，所以b光在光在玻璃中的传播时间较长，故选项玻璃中的传播时间较长，故选项D 错误错误 答案：答案：C 1(多选多选)(2016济南模拟济南模拟)空气中悬浮着一颗球形小水珠，空气中悬浮着一颗球形小水珠，一缕阳光水平入射，如图所示一缕阳
5、光水平入射，如图所示n甲甲、n乙乙和和n丙丙分别表示水对分别表示水对甲光、乙光和丙光的折射率判断以下表述正确的是甲光、乙光和丙光的折射率判断以下表述正确的是( ) An甲甲n乙乙n丙丙 B波长波长的关系的关系甲甲乙乙丙丙 C频率频率的关系的关系甲甲乙乙丙丙 D光由水珠出射到空气的折射角关系光由水珠出射到空气的折射角关系甲甲乙乙丙丙 解析：解析：从空气射入小水珠时，三种色光的入射角相同，甲从空气射入小水珠时，三种色光的入射角相同，甲光的折射角较大，说明其折射率最小，光的折射角较大，说明其折射率最小， n甲甲n乙乙乙乙丙丙，甲甲乙乙丙丙，选项，选项B错误，错误，C正确；光由水珠出射到空气时的入正确
6、；光由水珠出射到空气时的入射角等于光从空气射入水珠时的折射角，根据折射定律，射角等于光从空气射入水珠时的折射角，根据折射定律，它们由水珠出射到空气的折射角均等于光从空气射入水珠它们由水珠出射到空气的折射角均等于光从空气射入水珠时的入射角，所以时的入射角，所以甲甲乙乙丙丙，选项，选项D正确正确 答案：答案：CD 考点二考点二 全反射现象的理解与应用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；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
7、，但在全反射现象中，只发生反射，不折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射当折射角等于发生折射当折射角等于90时，实际上就已经没有折时，实际上就已经没有折射光了射光了 【例【例2】 (2016邢台模拟邢台模拟)如图所示，一束截面为圆形如图所示，一束截面为圆形 (半半径为径为R)的平行白光垂直射向一玻璃半球的平面，经折射后的平行白光垂直射向一玻璃半球的平面，经折射后在屏幕在屏幕S上形成一个圆形彩色亮区，已知玻璃半球的半径上形成一个圆形彩色亮区，已知玻璃半球的半径为为R，屏幕，屏幕S至球心的距离为至球心的距离为d(d3R)，不考虑光的干涉和，不考虑光的干涉和衍射，试问：衍射，试问：
8、 (1)在屏幕在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色？上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色？ (2)若玻璃半球对若玻璃半球对(1)中色光的折射率为中色光的折射率为 n，请你求出圆形亮，请你求出圆形亮区的最大半径区的最大半径 解析：解析：(1)由于紫光频率最大，折射率最大，偏折角最大，故最由于紫光频率最大，折射率最大，偏折角最大，故最外侧为紫色外侧为紫色 (2)如图所示，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕如图所示，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕 S上上的点的点D到亮区中心到亮区中心E的距离的距离r就是所求的最大半径，设紫光临界就是所求的最大半径，设紫光临界角为角为C，由全反射的知识
9、知，由全反射的知识知 1sin Cn， n 1所以所以 cos Cn， 1tan C2， n 1RnROB2， cos Cn 1dOB2rd n 1nR. tan C答案：答案：(1)紫色紫色 (2)d n 1nR 222(2014山东卷山东卷)如图所示，三角形如图所示，三角形 ABC为某透明介质的横为某透明介质的横截面，截面，O为为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角以角i入射，第一次到达入射，第一次到达 AB边恰好发生全反射已知边恰好发生全反射已知 15，BC边长为边长为2L，该介质的折射率为，该介质的折射率为 .求：求： (1)入射角
10、入射角i； (2)从入射到发生第一次全反射所用的时间从入射到发生第一次全反射所用的时间 (设光在设光在真空中的速度为真空中的速度为c， 6 2sin 75 ，tan 152 3) 4解析：解析：(1)根据全反射规律可知，光线在根据全反射规律可知，光线在 AB 面上面上 P 点的入射角点的入射角1等于临界角等于临界角 C，由折射定律得，由折射定律得 sin Cn， 代入数据得代入数据得 C45. 设光线在设光线在 BC面上的折射角为面上的折射角为，由几何关系得，由几何关系得30， sin i由折射定律得由折射定律得 n， sin 联立联立式，代入数据得式，代入数据得 i45. (2)在在OPB中
11、，根据正弦定理得中，根据正弦定理得 OPL. sin 75 sin 45设所用时间为设所用时间为 t，光线在介质中的速度为，光线在介质中的速度为 v，得，得 OPvt， cvn. 联立联立式，代入数据得式，代入数据得 （ 6 2）Lt. 2c（ 6 2）L答案：答案：(1)45 (2) 2c 考点三考点三 光的色散现象光的色散现象 1光的色散光的色散 (1)现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带带 (2)成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光
12、的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象色散现象 2各种色光的比较各种色光的比较 颜色频率同一介质中的折射率同一介质中的速度波长通过棱镜的偏折角临界角双缝干涉时的条纹间距红橙黄绿青蓝紫低高小大大小大小小大大小大小 【例【例3】 (2015武汉模拟武汉模拟)一束白光从顶角为一束白光从顶角为 的一边的一边以较大的入射角以较大的入射角 i射入并通过三棱镜后，在屏射入并通过三棱镜后，在屏 P上可得到上可得到彩色光带，如图所示，在入射角彩色光带，如图所示，在入射角 i逐渐减小到零的过程
13、中，逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则假如屏上的彩色光带先后全部消失，则( ) A红光最先消失，紫光最后消失红光最先消失，紫光最后消失 B紫光最先消失，红光最后消失紫光最先消失，红光最后消失 C紫光最先消失，黄光最后消失紫光最先消失，黄光最后消失 D红光最先消失，黄光最后消失红光最先消失，黄光最后消失 解析：解析：白光从白光从 AB射入玻璃后，射入玻璃后，由于紫光偏折大，由于紫光偏折大，从而到达另一从而到达另一1侧面侧面 AC时的入射角较大，且因紫光折射率大，时的入射角较大，且因紫光折射率大， sin Cn，因而其全，因而其全反射的临界角最小，反射的临界角最小，故随着入射
14、角故随着入射角 i 的减小，的减小，进入玻璃后的各色光中进入玻璃后的各色光中紫光首先发生全反射而不从紫光首先发生全反射而不从 AC面射出，后依次是蓝、青、绿、黄、面射出，后依次是蓝、青、绿、黄、橙、红，逐渐发生全反射而不从橙、红，逐渐发生全反射而不从 AC面射出，故选项面射出，故选项 B 正确正确 答案：答案：B 3(2016商丘模拟商丘模拟 )雨后太阳光入射到水滴中发生色散雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球而形成彩虹设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，心的截面，入射光线在过此截面的平面内， a、b、c、d代表四条
15、不同颜色的出射光线，则它们可能依次是代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是 ( ) A紫光、黄光、蓝光和红光紫光、黄光、蓝光和红光 B紫光、蓝光、黄光和红光紫光、蓝光、黄光和红光 C红光、蓝光、黄光和紫光红光、蓝光、黄光和紫光 D红光、黄光、蓝光和紫光红光、黄光、蓝光和紫光 解析：解析：四种光线红、黄、蓝、紫的频率为四种光线红、黄、蓝、紫的频率为红红黄黄蓝蓝紫紫，故其折射率故其折射率n红红n黄黄n蓝蓝，光线在玻璃砖内发生，光线在玻璃砖内发生2三次全反射，最后从三次全反射，最后从 G 点射出，如图所示由反射定律和几何关系点射出，如图所示由反射定律和几何关系3得得 OEOGR，射到，射到 G 点的光线有一部分被反射，沿原路返回点的光线有一部分被反射，沿原路返回2到达到达 E 点射出点射出 3答案：答案：(1) 2R (2)在在 O 点右侧距点右侧距 O点点R 处，处，O点左侧距点左侧距 O23点点R 处处 2
