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1、光的折射 全反射第3节课前回顾基础速串课堂提能考点全通课后演练逐点过关231返回宏观整合，微观提醒，回顾旧知短平快课 前 回 顾 基础 速 串返回返回宏观 循图忆知 返回返回微观微观易错判断易错判断 (1)光的传播方向发生改变的现象叫光的折射。 ( ) (2)折射率跟折射角的正弦成正比。 ( ) (3)只要入射角足够大，就能发生全反射。 ( ) (4)折射定律是托勒密发现的。 ( ) (5)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小。 ( ) (6)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1sin C。 ( ) (7)密度大的介质一定是光密介质。 ( ) 返回易点速过，难点精研，时
2、间用到增分点上课 堂 提 能 考点 全 通返回突破点(一) 折射定律与折射率的应用 1对折射率的理解 (1)公式 nsin 1sin 2中，不论光是从真空射入介质，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。 (2)折射率与入射角的大小无关，与介质的密度无关，光密介质不是指密度大的介质。 (3)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。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)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率不变。 (师生共研类) 返回2平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制 平行玻璃砖 三棱镜
3、 圆柱体(球) 结构 玻璃砖上下表面是平行的 横截面为三角形的三棱镜 横截面是圆 对光线的作用 通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移 通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折 圆界面的法线是过圆心的直线，光线经过两次折射后向圆心偏折 应用 测定玻璃的折射率 全反射棱镜， 改变光的传播方向 改变光的传播方向 返回典例典例 (2017 江江苏苏高考高考 )人的眼球可简化为如图所示的模型。折射率相同、半径不同的两个球体共轴。 平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为 R 的小球，会聚在轴线上的P 点。取球体的折射率为2， 且 D 2R。 求光线的会聚角 。(示意图未按比例
4、画出 ) 返回解析 由几何关系 sin iD2R，解得 i45 则由折射定律sin isin rn， 解得 r30 且 ir2，解得 30。 答案 30 返回方法规律方法规律 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。 返回集训冲关集训冲关 1.如图所示，半径为 R 的扇形 AOB 为透明柱状介质的横截面，圆心角 AOB60，一束平行于角平分线 OM 的单色光由 OA 边射入介质，折射光线平行于OB 且恰好射向M(不考虑反射光线
5、，已知光在真空中的传播速度为c)，求： (1)从 M 处射出的光线与 OM 的夹角； (2)光在介质中的传播时间。 返回返回解析：解析：(1)光路图如图所示： 对 AO面的折射，由几何知识得：i60，r30，30， 则介质的折射率： nsin isin rsin 60 sin 30 3， 光从 M 点射出时，有：sin nsin 3sin 30 32， 解得：60， 从 AMB 面射出的光线与进入介质的入射光线的偏向角：60； 返回(2)设光在介质中的路程为 s，则 s12Rcos 30 33R， 光在介质中的传播速度： vcn， 则光在介质中传播的时间： tsvRc。 答案：(1)60 (2
6、)Rc 返回2.(2018 南京模拟 )图示装置可用来测定水的折射率。当圆柱形容器内未装水时，从A 点沿 AB方向能看到对边上的点 E；当容器内装满水时，仍沿 AB 方向看去，恰好看到底面直径 CD 上的点 D。测得容器直径 CD12 cm，高 BC16 cm，DE7 cm。已知光在真空中的传播速度为 c3.0108 m/s，求： (1)水的折射率 n； (2)光在水中的传播速度 v。 返回解析：解析：(1)做出光路图，设入射角为 r、折射角为 i，则：tan iCDBCDE43 ，则 sin i0.8； tan rCDBC34，则 sin r0.6 折射率：nsin isin r43。 (2
7、)由 ncv可得光在水中的速度： vcn2.25108 m/s。 答案：(1)43 (2)2.25108 m/s 返回突破点(二) 光的全反射 (师生共研类) 1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)光的反射和全反射现象，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。 返回2求解全反射现象中光的传播时间的注
8、意事项求解全反射现象中光的传播时间的注意事项 (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 vcn。 (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。 (3)利用 tlv求解光的传播时间。 返回3解决全反射问题的一般步骤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。 (2)应用 sin C1n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。 返回典例 如图所示，玻璃砖 ABCD的折射率 n1
9、.732 ，左右两个侧面 AD、 BC垂直于上表面 AB，ADC120，一束光从图示方向射到 AB 面上，试通过计算作出光经过玻璃砖的光路图。 解析 在 AB 面光线发生折射的入射角 1903060 由折射定律有sin 1sin 2n 解得 230 由几何关系可得光线在 CD面上的入射角 360 返回设全反射临界角为 C，则 sin C1n11.7323332 所以 C60，故光线在 CD 面上发生了全反射，垂直射向 BC 面，光经过玻璃砖的光路图如图所示。 答案 见解析 返回方法规律 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
10、。 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，且在作光路图时尽量与实际相符。 返回集训冲关集训冲关 1.(2018 苏州质检)如图所示，直角玻璃三棱镜 ABC 置于空气中，棱镜的折射率为 n 2，A60。一细光束从 AC的中点 D 垂直于 AC 面入射，ADa，求： (1)光从进入棱镜到它第一次从棱镜中射入空气时的折射角。 (2)光从进入棱镜到它第一次从棱镜中射出经历的时间(光在真空中的传播速度为 c)。 返回返回解析：解析：(1)光从玻璃到空气发生全反射的临界角的正弦为： sin C1n1222，所以临界角为： C45。 当光线
11、到达 AB 面时，入射角为 60，大于临界角 C，故发生全反射。反射光线到达 BC 面时，如图所示，入射角i30C，光线将第一次折射入空气。由 nsin isin r，得：sin r 2sin 30 22 所以光从棱镜第一次射入空气时的折射角r45。 返回(2)光在棱镜中的传播速度： vcn22c 走过的光程： s DE EF atan 30acos 30 3a2 33a5 33a 光在棱镜中的传播时间： tsv5 6a3c。 答案：(1)45 (2)5 6a3c 返回2.(2018 东台检测)如图，玻璃圆柱体横截面半径为 R10 cm，长为 L100 cm。一点光源在玻璃圆柱体中心轴线上的A
12、点， 与玻璃圆柱体左端面距离 d4 cm，点光源向各个方向发射单色光， 其中射向玻璃圆柱体从左端面中央半径为 r8 cm圆面内射入的光线恰好不会从柱体侧面射出。光速为 c3108 m/s；求： (1)玻璃对该单色光的折射率； (2)该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间。 返回解析：解析：(1)设光的入射角为 1，折射角为 2，临界角为 C，根据几何关系 sin 1rr2d225 由折射定律得：nsin 1sin 2，sin C1n，C22 解得 n3 55。 (2)光在玻璃柱体内恰好发生全反射时传播路程最长，传播时间最长，最长的路程为 sLsin Cvt 光在玻璃中的传播速度为 vcn， 光在玻璃
13、中的传播的最长时间为 tsvn2Lc6109 s。 答案：(1)3 55 (2)6109 s 返回突破点(三) 色散现象 (自主悟透类) 1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带。 (2)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，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象。 返回2各种色光的比较各种色光的比较 颜色红橙黄绿青蓝紫频率低高同一介质中的折射率小大同一介质中的速度大小波长大小通过棱镜的偏折角小大临界角大小双缝干涉时的条纹间距大小返回题点全练题点全练 1 (2015 福建高考)如图，一束光经玻
14、璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为a、b，该玻璃对单色光 a、b 的折射率分别为 na、nb，则 ( ) Aanb Bab，nanb Cab，nab，nanb 解析：一束光经过三棱镜折射后，折射率小的光偏折较小，而折射率小的光波长较长。所以ab，nanb。故选项 B 正确。 答案：B 返回2.多选多选(2018 镇镇江三模江三模)如图所示， OMN 为玻璃砖等腰三角形棱镜的截面示意图，a、b是两束单色光从空气中垂直射入棱镜的底部MN，然后，在棱镜的两个侧面 OM、ON 上发生反射和折射，由图可知，下列说法中正确的是 ( ) Aa 单色光的频率高于 b 单色光的频率 Ba 单色光的波
15、长大于 b 单色光的波长 C在棱镜内 a 单色光的折射率大于 b 单色光的折射率 D在棱镜内 a 单色光的传播速度大于 b 单色光的传播速度 返回解析：解析：由题图知当入射角一样时， b 光发生全反射，故 b 在棱镜内的折射率大于 a 的折射率，折射率大的频率高，A、 C 错；由 cv 知当频率大时，波长短，故 B 对；由 vcn，折射率大的波速小，故 D 对。 答案：BD 返回返回3.如图，三棱镜的横截面为直角三角形 ABC，A30，AC 平行于光屏 MN，与光屏的距离为 L，棱镜对红光的折射率为 n1，对紫光的折射率为 n2。一束很细的白光由棱镜的侧面 AB 垂直射入，直接到达 AC 面并
16、射出。画出光路示意图，并标出红光和紫光射在光屏上的位置， 求红光和紫光在光屏上的位置之间的距离。 返回解析：解析：光路如图所示，红光和紫光在 AC 面上的入射角相同，设为 i，折射角分别为 r1和 r2，它们射到屏上的位置离 O 点的距离分别为 d1和 d2。由折射定律得 n1sin isin r1，n2sin isin r2 由几何关系得 iA，d1Ltan r1，d2Ltan r2 联立以上各式并利用题给条件得，红光和紫光在 光 屏 上 的 位 置 之 间 的 距 离 为d2 d1L?n24n22n14n12。 答案：光路图见解析图 L?n24n22n14n12 返回“课后演练课后演练逐点过关逐点过关” 见“课时跟踪检测（四十五）”(单击进入电子文档)谢谢观赏
