第一轮总复习光的折射 全反射
高考物理一轮复习：光的折射 全反射
夯实基础·自主预演
考点研析·互动提升
自主测评
1. 判断下列说法是否正确． (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)入射角足够大，也不一定能发生全反射. ( √ ) (4)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定增大 ( × ) (5)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sin1 C. ( √ )
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5. (2018·全国Ⅰ卷)如图，△ABC 为一玻璃三棱镜的横截面，∠A＝30°，一 束红光垂直 AB 边射入，从 AC 边上的 D 点射出，其折射角为 60°，则玻 璃对红光的折射率为____3____，若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在 D 点射出时的折射角__大__于____(填“小于”“等于”或“大于”)60°.
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四、 光的色散、棱镜 1. 色散现象：白光经过三棱镜后，透射光线在屏上形成按红、橙、黄、绿、 蓝、靛、紫的顺序排列的__彩__色__光__谱____．
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2. 三棱镜
(1)含义：截面是_三__角__形___的玻璃仪器，可以使光发生色散，如图所示．白 光的色散表明各色光在同一介质中的_折__射__率___不同．
2. 折射定律(如图所示)
(1)内容：折射光线跟入射光线和法线__在__同__一__平___面__内__；折射光线、入射 光线分居法线__两__侧____；入射角的正弦值与折射角的正弦值成__正__比____． (2)表达式：_ss_ii_nn_θθ_12_＝__n_1_2___，
第十三章第1讲光的折射全反射-2025年高考物理一轮复习PPT课件
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第十三章 光 电磁波 相对论
第1讲 光的折射 全反射
高考一轮总复习•物理
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素养目标 1.了解光的折射和全反射现象．(物理观念) 2.了解折射率的概念和折射定 律．(物理观念) 3.知道光的色散的成因及各种色光的比较．(物理观念) 4.分析光的折射和 全反射问题的一般思路．(科学思维)
高考一轮总复习•物理
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解析：(1)光在透明体中反射两次后垂直于 B 端面射出时，光路图如图甲所示，根据对 称性，光每次反射的入射角相同，都为 θ＝45°.光传播的路程为 4Rcos θ，光在介质中的速度 v＝nc，可以求出光在透明体中的运动时间 t＝2 2cnR.
高考一轮总复习•物理
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高考一轮总复习•物理
解析：由题意作出光路图如图所示
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光线垂直于 BC 方向射入，根据几何关系可知入射角为 45°，由于棱镜折射率为 2，根 据 n＝ssiinn ri，有 sin r＝12，则折射角为 30°
∠BMO＝60°，因为∠B＝45°，所以光在 BC 面的入射角为 θ＝90°－(180°－60°－45°) ＝15°
高考一轮总复习•物理
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典例 2 (2023·湖南卷)(多选)一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援 人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为 α，如图 所示．他发现只有当 α 大于 41°时，岸上救援人员才能收 到他发出的激光光束，下列说法正确的是( )
A．水的折射率为sin141° B．水的折射率为sin149° C．当他以 α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角 小于 60° D．当他以 α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角 大于 60°
一轮配书-物理-第12章-第3课时-光的折射 全反射
AB，BC面折射定律： n=sin i/sin r r=r′,再由几何关系：r＝30°
综上可知：n 3
n sin 45 / sin r 折射定律：
[变式题组]
AD全反射：sin C 1/ n
C r 90
tan C 2
[答案]
6 sin C 3
6 2
n
6 2
考点二 全反射现象的理解和应用
4．如图所示，光屏PQ的上方有一半圆形玻璃砖，其直径AB与水平 面成30°角． (1)若让一束单色光沿半径方向竖直向下射向圆心O，由AB面折射后 射出，当光点落在光屏上时，绕O点逆时针旋转调整入射光与竖直 方向的夹角，该角多大时，光在光屏PQ上的落点距O′点最远？(已 知玻璃砖对该光的折射率为n＝ 2 ) 全反射时最远 (2)若让一束白光沿半径方向竖直向下射向圆心O，经玻璃砖后射到 光屏上形成完整彩色光带，则光带的最右侧是什么颜色的光？若使 光线绕圆心O逆时针转动，什么颜色的光最先消失？
如图，根据光的折射定律:sin i/ sin θ ＝v1/v2 由几何关系：sin
d / ( d / 2) 2 h 2 2
h d 100 81sin2 i /18sin i
考点三 光路控制问题分析
[拓展题组]
5． (2013· 新课标Ⅱ· 34(2))如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC， ∠A＝30°，∠B＝60°.一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入 三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出，若光线在P点的入 射角和在M点的折射角相等． (i)求三棱镜的折射率； 判断是否发生全反射 (ii)在三棱镜的AC边是否有光线透出？写出分析过程．(不考虑多次 反射)
高考物理第一轮复习教案第13章《光》2光的折射 全反射
13.2 光的折射、全反射知识目标一、光的折射1．折射现象：光从一种介质进入另一种介质，传播方向发生改变的现象．2．折射定律：折射光线、入射光线跟法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．3．在折射现象中光路是可逆的．二、折射率1．定义：光从真空射入某种介质，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，叫做介质的折射率．注意：光从真空射入介质．2．公式：n=sini/sinγ，折射率总大于1．即n＞1．3.各种色光性质比较：红光的n最小，ν最小，在同种介质中（除真空外）v最大，λ最大，从同种介质射向真空时全反射的临界角C最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角．．．）。
．．．和折射角4．两种介质相比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质．【例1】一束光从空气射向折射率n=的某种玻璃的表面，如图所示，i表示入射角，则（） A．无论入射角i有多大，折射角r都不会超过450B．欲使折射角r＝300，应以i＝450的角度入射C．当入射角i＝arctan时，反射光线与折射光线恰好互相垂直D．以上结论都不正确解析：针对A：因为入射角最大值i max=900，由折射定律sini/sinγ=n，0，故A正确．sinγ=sini/n=sin900/=/2 所以γ针对B：由sini/sinγ=n知，当r＝300时sini=sinγn=×sin300=/2 所以，I=450，即选项B正确针对c：当入射角i＝arctan 时，有sini/cosi=，由折射定律有sini/sinγ=n＝所以cosi＝sinγ，则i＋r=900所以在图中，OB⊥OC．故选项C也正确．答案：ABC【例2】如图所示，一圆柱形容器，底面直径和高度相等，当在S处沿容器边缘的A点方向观察空筒时，刚好看到筒底圆周上的B点．保持观察点位置不变，将筒中注满某种液体，可看到筒底的中心点，试求这种未知液体的折射率是多大？解析：筒内未装液体时，S点的眼睛能看到B点以上部分，注满液体后，由O点发出的光线经液面折射后刚好进入眼睛，根据折射定律知：n=sini/sinγ=/2=1.58 即这种未知液体的折射率n=1．58．三、全反射1．全反射现象：光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象．2．全反射条件：光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角．3．临界角公式：光线从某种介质射向真空（或空气）时的临界角为C，则sinC=1/n=v/c 【例3】潜水员在折射率为的透明的海水下hm深处，向上观察水面，能看到的天穹和周围的景物都出现在水面上的一个圆形面积为S的区域内，关于圆面积S和深度h的关系正确的是（ C ）A、S与水深h成正比B、S与水深h成反比C、S与水深h的平方成正比D、S与水深h的平方成反比【例4】完全透明的水中某深处，放一点光源在水面上可见到一个圆形的透光平面，如果透光圆面的半径匀速增大，则光源正在（ D ）A、加速上升B、加速下沉C、匀速上升D、匀速下沉四、棱镜与光的色散1.棱镜对光的偏折作用一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。
光的折射与全反射知识点总结
光的折射与全反射知识点总结光的折射和全反射是光学中非常重要的现象和概念。
通过研究折射和全反射的特点和原理，我们可以更深入地了解光的传播规律和光在不同介质中的行为。
本文将对光的折射和全反射的知识点进行总结。
一、光的折射1. 折射现象：当光从一种介质传播到另一种介质时，由于两种介质的光速度不同，光线会发生偏折的现象，这就是折射现象。
2. 折射定律：光的折射现象遵循折射定律，即斯涅尔定律。
根据斯涅尔定律，光线在两个介质之间传播时，入射角、折射角和两个介质的折射率之间有一定的关系，可以用如下公式表示：n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)。
其中，n1和n2分别表示两个介质的折射率，θ1和θ2分别表示入射角和折射角。
3. 折射率：折射率是介质对光的折射能力的度量，是一个与介质的性质相关的物理量。
折射率越大，光的速度越慢，折射弯曲程度越大。
4. 全反射：当光从光密介质（折射率较大）入射到光疏介质（折射率较小）时，当入射角大于一定的临界角时，光将完全发生反射，不发生折射。
这种现象称为全反射。
二、全反射1. 全反射的条件：光发生全反射需要满足两个条件。
首先，光需要从光密介质入射到光疏介质，使得折射角大于90度。
其次，入射角需要大于临界角。
2. 临界角的计算：临界角可以通过折射定律计算得出。
当折射角为90度时，入射角达到临界角。
假设两个介质的折射率为n1和n2，则临界角可以通过如下公式计算：θc = arcsin(n2 / n1)。
3. 光纤的应用：全反射在光纤中得到了广泛的应用。
光纤是一种可以将光信号传输的光学器件，其基本原理就是利用了光的全反射现象。
光信号通过光纤的内部发生反射，从而实现了光信号的传输。
总结：光的折射和全反射是光学中重要的现象和原理。
通过折射定律可以计算光线在两种介质之间的入射角和折射角的关系，而全反射则是当光从光密介质入射到光疏介质时，避免发生折射的现象。
这些知识点对于理解光的传播和应用具有重要意义，例如光纤通信等。
物理高三第一轮复习——光的折射 教案
第一讲 光的折射和全反射一、知识点梳理1． 光的反射定律：光从一种介质射到另一种介质的分界面时发生反射。
反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光分别位于法线的两侧。
2． 光的折射现象，光的折射定律：折射光线与入射光线、法线处于同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
注意两角三线的含义折射率 （光线从介质Ⅰ——介质Ⅱ）12sin sin v v r i n ＝＝折射现象的光路可逆性3．折射率：入射角的正弦与折射角的正弦的比。
（1）折射率的物理意义：表示介质折射光的本领大小的物理量 （2）折射率大小的决定因素——介质、光源(频率)在其它介质中的速度vcn ，式中n 为介质的折射率，n >1，故v <c 注意：（1）介质的折射率rin sin sin ＝是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身决定，同时光的频率越高，折射率越大，而与入射角、折射角的大小无关。
（2）某一频率的光在不同介质中传播时,频率不变但折射率不同,所以光速不同,波长也不同(与机械波相同);不同频率的光在同一介质中传播时,折射率不同,所以光速不同,波长也不同(与机械波的区别).频率越高，折射率越大。
4．折射时的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散。
（1）光通过棱镜时将向棱镜的横截面的底边方向偏折 （2）通过棱镜成像偏向顶点（3说明光在折射时发生了色散。
（4而紫光的偏折程度比其他颜色的光要大。
说明透明物质对于波长不同的光的折射率是不同的。
波长越长，折射率越小。
5．应用（一般方法）：分析光的折射时，一般需作出光路图，以便应用折射规律及光路图中提供的几何关系来解答。
（1）折射率的测定（2）利用折射定律结合几何知识解答的折射问题 （3）多向思维方式理解、应用关键物理量n①像似深度h /=H/n②全反射n C /1sin = ③折射率与波速度的关系vC n =6．光的全反射现象、反射条件、临界角全反射产生的条件是：（1）光从光密介质射向光疏介质；（2）入射角大于或等于临界角． 两条件必须同时存在，才发生全反射。
高考物理一轮总复习(固考基+抓细节+重落实)12-3 光的折射 全反射 光的色散课件(含13高考、14模拟)
【解析】 (1)设发生全反射的临界角为 C，由折射定律 得 1 sin C＝ n 代入数据得 C＝45° ⑤ ④
光路图如图所示， 由几何关系可知光线在 AB 边和 BC 边 的入射角均为 60° ，均发生全反射．设光线在 CD 边的入射角 为 α，折射角为 β，由几何关系得 α＝30° ，小于临界角，光线 第一次射出棱镜是在 CD 边，由折射定律得
【审题指导】 解答本题时应注意理解以下几点： (1)分析光的折射和全反射现象及相应的临界现象． (2)找到光线从玻璃丝 AB 端传到另一端面所需的最长时 间，即光在侧壁上恰好发生重反射．
【解析】 (1)设光线在端面 AB 上 C 点(见右图)的入射角 为 i，折射角为 r，由折射定律有 sin i＝nsin r, ①
【迁移应用】 1.(2013· 山东高考 )如图 12 －3 － 12 所 示，ABCD 是一直角梯形棱镜的横截面，位 于截面所在平面内的一束光线由 O 点垂直 AD 边射入，已知棱镜的折射率，n＝ 2， AB＝BC＝8 cm，OA＝2 cm，∠OAB＝60° .
图 12－3－12
(1)求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向． (2)第一次的出射点距 C________cm.
【答案】 C
光的折射和全反射
1.对折射率的理解 sin θ1 (1)公式 n＝ 中，不论是光从真空射入介质，还是从 sin θ2 介质射入真空，θ1 总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2 总 是介质中的光线与法线间的夹角． (2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关． (3)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．
图 12－3－4
2．实验步骤 (1)如图 12－3－8 所示，把白纸铺在木板上．
高中物理光的折射与全反射现象
高中物理光的折射与全反射现象光的折射与全反射是光在不同介质中传播时所表现出的特性，它们在日常生活中有着重要的应用和影响。
本文将介绍光的折射和全反射的基本概念、实验原理以及相关实际应用。
一、光的折射光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时的改变方向。
光线在两种介质之间传播时，由于介质的光密度不同，会导致光线的传播速度和传播方向发生变化。
当光从光疏介质（如空气）射入光密介质（如水或玻璃）时，会发生向法线方向弯曲的现象，这被称为折射。
折射的基本定律由斯涅尔定律（或称为折射定律）给出，它表明入射角、出射角和两种介质的折射率之间存在着一定的关系，即n1sinθ1 = n2sinθ2，其中n1和n2分别表示两种介质的折射率，θ1和θ2分别表示入射角和出射角。
光的折射现象广泛应用于透镜、光纤通信和光学仪器等领域。
例如，我们常见的凸透镜利用光的折射特性，使光线经过透镜后产生聚焦效应，从而实现放大和聚焦的功能。
光纤通信也是基于光的折射原理，利用光纤内部的光折射特性来传输信号，具有高带宽和低损耗的优势。
二、全反射现象当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角大于临界角，光线将完全被反射回光密介质中，而不发生折射现象。
这种现象被称为全反射。
全反射的临界角由折射定律推导而得，临界角的正弦值等于两种介质的折射率之比，即sinθc = n2 / n1，其中n1和n2分别表示光疏介质和光密介质的折射率。
当入射角大于临界角时，光线无法从光疏介质中折射出来，被完全反射回去。
全反射在光纤通信和光导器件中起到了重要作用。
光纤的工作原理就是利用全反射实现信号的传输。
光信号通过光纤的内部表面不断发生全反射，从而保持信号的传输。
另外，光导器件如全反射棱镜和光透波导等利用全反射现象进行光的转向和耦合，广泛应用于光学仪器和通信设备中。
三、实验原理与应用为了观察和研究光的折射和全反射现象，可以进行一些简单的实验。
1. 折射实验将一块光密的玻璃板放置在一个光源前方，利用一束光线从空气中射入玻璃板，可以观察到光线在入射和出射过程中的折射现象。
2024届高考一轮复习物理教案(新教材鲁科版)：光的折射 全反射
考情分析光的折射2022·湖北卷·T142022·浙江1月选考·T112022·江苏卷·T122021·全国甲卷·T34(1)2021·湖南卷·T16(2)2021·浙江6月选考·T122019·全国卷Ⅰ·T34(2)光的折射与全反射的综合应用2022·全国甲卷·T34(2)2022·全国乙卷·T34(2)2022·辽宁卷·T52022·河北卷·T16(2)2022·广东卷·T16(2)2022·重庆卷·T16(2)2022·山东卷·T72022·浙江6月选考·T82021·全国乙卷·T34(2)2021·广东卷·T16(2)2021·河北卷·T16(2)2021·辽宁卷·T42020·全国卷Ⅱ·T34(2)2020·全国卷Ⅲ·T34(2)2020·浙江7月选考·T132019·全国卷Ⅲ·T34(2)光的干涉和衍射2022·浙江6月选考·T42022·山东卷·T102021·江苏卷·T62021·浙江6月选考·T162020·山东卷·T32020·北京卷·T12019·北京卷·T14几何光学与物理光学的综合应用2021·湖北卷·T52021·北京卷·T2实验：测量玻璃的折射率2019·天津卷·T9(2)实验：用双缝干涉测量光的波长2021·浙江6月选考·T17(2)2019·全国卷Ⅱ·T34(2)试题情境生活实践类全反射棱镜、光导纤维、增透膜、偏振滤光片、激光等学习探究类折射定律、全反射、测量玻璃的折射率、光的干涉现象、光的衍射、光的偏振现象、用双缝干涉测量光的波长第1讲光的折射全反射目标要求 1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.2.掌握发生全反射的条件并会用全反射的条件进行相关计算．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、法线处在同一平面内，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正比．(2)表达式：sin isin r＝n(n为比例常数)．2．折射率(1)定义式：n＝sin isin r.(2)计算公式：n＝cv.因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1.1．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．若光从空气射入水中，它的传播速度一定增大．(×)4．根据n＝cv可知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比．(√)1．对折射率的理解(1)折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在该介质中传播速度的大小v＝c n.(2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关．①同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小．②同一种光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同．2．光路的可逆性在光的折射现象中，光路是可逆的．如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射．3．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)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例1(多选)如图所示，两细束平行的单色光a、b射向同一块上、下表面平行的玻璃砖的上表面，最终都从玻璃砖的下表面射出．已知玻璃对单色光b的折射率较小，那么下列说法中正确的有()A．a光束在玻璃砖中传播速度比b光小B．从玻璃砖下表面射出后，两束光不一定平行C．从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离一定增大了D．从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离可能和射入前相同答案AC解析玻璃对单色光b的折射率较小，那么光路图如图所示，光在介质中的传播速度为v＝cn，因为玻璃对单色光b的折射率较小，所以a光束在玻璃砖中传播速度比b光小，故A正确；根据光路的可逆性可知：下表面出射角等于上表面的入射角，即两束光下表面的出射角相等，故从玻璃砖下表面射出后，两束光仍然平行，故B错误；由于a光的折射率大，偏折程度大，从下表面射出后沿水平方向侧移的距离大，故两束光从下表面射出后，两束光之间的距离一定增大，故C 正确，D 错误．例2 (2021·浙江6月选考·12)用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示．入射点O 和两出射点P 、Q 恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a 、反射光束b 、出射光束c 和d ，已知光束a 和b 间的夹角为90°，则( )A ．光盘材料的折射率n ＝2B ．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二C ．光束b 、c 和d 的强度之和等于光束a 的强度D ．光束c 的强度小于O 点处折射光束OP 的强度 答案 D解析 如图所示，由几何关系可得入射角为i ＝45°，折射角为r ＝30°根据折射定律有n ＝sin 45°sin 30°＝2212＝2，所以A 错误；根据v ＝c n ＝22c ，所以B 错误；因为在Q 处光还有反射光线，光束b 、c 和d 的强度之和小于光束a 的强度，所以C 错误； 光束c 的强度与反射光束PQ 强度之和等于折射光束OP 的强度，所以D 正确．例3 (2023·江苏省七市调研)如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O 点，经折射后在水槽底部形成一光斑P .已知入射角α＝53°，水的折射率n ＝43，真空中光速c ＝3.0×108 m/s ，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.(1)求激光在水中传播的速度大小v ；(2)打开出水口放水，求水放出过程中光斑P 移动的距离x 与水面下降距离h 的关系． 答案 (1)2.25×108 m/s (2)x ＝712h解析 (1)由于v ＝cn代入数据解得v ＝2.25×108 m/s. (2)打开出水口后，光路图如图所示设水原来深度为H ，折射角为β，由折射定律有n ＝sin αsin β，解得sin β＝sin αn ＝0.6由几何关系有h tan α＋(H －h )tan β＝x ＋H tan β 代入数据解得x ＝712h .考点二 全反射1．光密介质与光疏介质介质 光密介质 光疏介质 折射率 大 小 光速小大相对性若n甲＞n乙，则甲相对乙是光密介质若n甲＜n丙，则甲相对丙是光疏介质2.全反射(1)定义：光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，折射光线消失，只剩下反射光线的现象．(2)条件：①光从光密介质射向光疏介质．②入射角大于或等于临界角．(3)临界角：折射角等于90°时的入射角．若光从介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，由n＝sin 90°sin C，得sin C＝1n.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．3．光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射(如图)．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．只要入射角足够大，就能发生全反射．(×)3．光线从光疏介质进入光密介质，入射角大于等于临界角时发生全反射现象．(×)分析综合问题的基本思路(1)判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质．(2)判断入射角是否大于或等于临界角，明确是否会发生全反射现象．(3)画出反射、折射或全反射的光路图，必要时还可应用光路的可逆原理画出光路图，然后结合几何知识推断和求解相关问题．例4(2023·福建三明市模拟)如图是在高山湖泊边拍摄的一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的景物(石块、砂砾等)都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和天空彩虹的倒影，水面下的景物则根本看不到．下列说法中正确的是()A ．远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了全反射B ．远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，可能发生了全反射，所以看不见C ．近处水面下景物的光线射到水面处，入射角较小，反射光强而折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人眼睛中D ．光线由水射入空气，光的波速变大，波长变小 答案 B解析 远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰发出的光线在水面上发生了反射，但不是全反射，因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生，故A 错误；远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，若入射角大于或等于全反射临界角时，则将发生全反射，光线不能射出水面，因而看不见，故B 正确；近处水面下景物的光线射到水面处，入射角越小，反射光越弱而折射光越强，射出水面而进入人眼睛中的能量越多，故C 错误；光线由水射入空气，根据v ＝cn 可知，光的波速变大，而光的频率不变，根据v ＝λf 可知波长变大，故D 错误．例5 如图甲所示，在平静的水面下深h 处有一个点光源s ，它发出的a 、b 两种不同颜色的光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由a 、b 两种单色光所构成的圆形复色光区域，周围为环状区域，且为a 光的颜色(如图乙)．设b 光的折射率为n b ，则下列说法正确的是( )A ．在水中，a 光的波长比b 光小B ．水对a 光的折射率比b 光大C ．在水中，a 光的传播速度比b 光小D ．复色光圆形区域的面积为S ＝πh 2n b 2－1答案 D解析 a 光的照射面积大，知a 光的临界角较大，根据sin C ＝1n知a 光的折射率较小，所以a光的频率较小，波长较大，根据v ＝cn 知，在水中，a 光的传播速度比b 光大，同一种色光在真空中和在水中频率相同，由v ＝λf 可知，在水中，a 光的波长比b 光大，A 、B 、C 错误；设圆形复色光区域半径为r ，圆形复色光区域边缘处b 光恰好发生全反射，依据sin C ＝1n b ，结合几何关系可知sin C ＝r h 2＋r 2，而圆形复色光区域的面积S ＝πr 2，联立解得S ＝πh 2n b 2－1，D 正确．考点三 光的折射和全反射的综合应用例6 (2023·福建莆田市模拟)如图所示，用折射率为2的某种材料制成横截面为直角三角形的透明介质，其中边长MN 为2L ，∠NMO ＝30°，∠MON ＝90°，已知光在真空中传播的速度为c ，一束平行光垂直于MN 边入射，到达ON 界面的光________(填“能”或“不能”)发生全反射；从OM 界面射出的光线折射角为______；从OM 界面射出的光，在介质中传播的最长时间为________(不考虑多次反射)．答案 能 45°263cL 解析 根据全反射的临界角公式有sin C ＝1n ＝22，解得临界角为C ＝45°，由几何关系知，到达ON 界面的光入射角为60°，大于临界角，故能发生全反射；根据光路图可知，从OM 界面射出的光线的入射角为30°，由折射定律有n ＝sin θsin 30°，解得从OM 界面射出的光线折射角为θ＝45°；光在介质中传播的速度为v ＝c n ＝22c ，经ON 界面发生全反射从OM 界面射出的光，在介质中传播的时间较长，设光线在ON 界面上的入射点为P ，则光在介质中传播的路程为s ＝x sin 60°＋L －x sin 60°＝233L －36x ，当x ＝0时，光路最长，即从N 点入射，从OM 界面射出的光，在介质中传播的最长时间，且为t ＝s m v ＝263cL .例7 (2022·全国甲卷·34(2))如图，边长为a 的正方形ABCD 为一棱镜的横截面，M 为AB 边的中点．在截面所在的平面，一光线自M 点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在BC 边的N 点恰好发生全反射，反射光线从CD 边的P 点射出棱镜，求棱镜的折射率以及P 、C 两点之间的距离．答案723－12a 解析 设光线在AB 面的折射角为θ，则有sin 60°＝n sin θ，由题知，光线经折射后在BC 边的N 点恰好发生全反射，则有sin C ＝1n ，C ＝90°－θ联立解得tan θ＝32，n ＝72根据几何关系有tan θ＝MB BN ＝a2BN解得NC ＝a －BN ＝a －a 3再由tan θ＝PCNC ，解得PC ＝3－12a .课时精练1.(2023·山东青岛市检测)如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从柱体的O 点(半圆的圆心)射向空气，入射角α＝30°，产生的反射光束1和折射光束2恰好垂直，下列说法正确的是( )A ．玻璃柱体对该单色光束的折射率为 2B ．光束1和光束2的传播速度相同C ．光束1和光束2的传播频率相同D ．无论α增加到多大，都不可能发生全发射 答案 C解析 反射光束1和折射光束2恰好垂直，由几何知识可求得此时的折射角为γ＝60°，由折射定律可得，玻璃柱体对该单色光束的折射率为n ＝sin 60°sin 30°＝3，故A 错误；同一单色光，在不同介质中传播时，速度不同，但频率相同，故B 错误，C 正确；光从光密介质进入光疏介质，当入射角大于或等于临界角时，将发生全反射现象，根据sin C ＝1n ＝33，可知当α≥C时，将发生全反射，故D 错误．2.人的眼球可简化为如图所示的光学模型，即眼球可视为由两个折射率相同但大小不同的球体组成．沿平行于球心连线方向，入射宽度为2R 的平行光束进入眼睛，会聚于视网膜上的P 处(两球心连线的延长线在大球表面的交点)，图中小球半径为R ，光线会聚角为α＝30°，则两球体折射率为( )A.62B. 3 C ．2 D. 2 答案 D解析 根据几何关系可知，平行光束射入小球的入射角为45°，折射角为45°－15°＝30°，由折射定律可知n ＝sin 45°sin 30°＝2，故选D.3.如图，一长方体透明玻璃砖在底部挖去半径为R 的半圆柱，玻璃砖长为L .一束单色光垂直于玻璃砖上表面射入玻璃砖，且覆盖玻璃砖整个上表面．已知玻璃砖对该单色光的折射率为2，则半圆柱面上有光线射出( )A ．在半圆柱穹顶部分，面积为πRL2B ．在半圆柱穹顶部分，面积为πRLC ．在半圆柱穹顶两侧，面积为πRL2D ．在半圆柱穹顶两侧，面积为πRL 答案 A解析 该单色光经过玻璃砖上表面到达下方的半圆柱面出射时可能发生全反射，如图．设恰好发生全反射时的临界角为C ，则有n ＝1sin C ，解得C ＝π4，则半圆柱面上有光线射出部分的面积为S ＝2CRL ，代入数据解得S ＝12πRL ，故选A.4.(多选)(2023·福建泉州市模拟)如图所示，由红光和蓝光组成的一细光束投射到一块玻璃碎片上被分成①、②两光束，则下列说法正确的是( )A ．①是蓝光，②是红光B ．在真空中，②的传播速度比较大C ．玻璃对①的折射率较大D ．适当增大此细光束射到玻璃左侧面的入射角，在玻璃中①的折射光先消失 答案 AC解析 因蓝光的折射率比红光大，由光路图可知，玻璃对①的折射率较大，①是蓝光，②是红光，故A 、C 正确；在真空中任何光的传播速度均相同，故B 错误；光从空气进入玻璃时是从光疏介质进入光密介质，适当增大此细光束射到玻璃左侧面的入射角，在玻璃中①的折射光不会消失，故D 错误．5.如图所示，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝90°，AB长0.2 m，AC长0.1 m．一细光束沿平行于BC边的方向从AB边入射后直接射到AC边，恰好在AC边发生全反射，则棱镜对该细光束的折射率为()A.55 B.255 C.355 D.455答案 C解析光路图如图所示由几何关系可知sin i＝0.20.22＋0.12＝255，根据折射定律有sin isin α＝n，sin β＝1n，又因为α＋β＝90°，联立解得n＝355，故C正确．6．(2022·辽宁卷·5)完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮.2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球．如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球．下列说法正确的是()A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射答案 C解析光的频率是由光源决定的，与介质无关，故此单色光从空气进入水球频率不变，A、B 错误；由题图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线进入水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，根据几何关系有sin (π－θ)R ＝sin αr ，则可得出光线2进入气泡的入射角大于光线1进入气泡的入射角，故若光线1在M 处发生全反射，则光线2在N 处一定发生全反射，若光线2在N 处发生全反射，光线1在M 处不一定发生全反射，C 正确，D 错误．7.(多选)如图所示，一束复色光沿PO 方向射向一上、下表面平行的无限大的厚玻璃平面镜的上表面，一共得到三束光Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ.则( )A ．该复色光由三种颜色的光混合而成B ．光束Ⅱ在玻璃平面镜中的传播速度比光束Ⅲ小C ．光束Ⅱ、Ⅲ在玻璃平面镜内部传播的时间不可能相同D ．改变α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ一定始终与光束Ⅰ平行 答案 BD解析 根据题意将光路图补充完整，如图所示，其中β为光束Ⅱ的折射角，γ为光束Ⅲ的折射角光束Ⅰ为反射光线，仍是复色光，光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率不同导致偏折分离，为单色光，即该复色光由两种颜色的光混合而成，A 错误；根据折射率的定义，光束Ⅱ、Ⅲ的折射率表示为n 2＝cos αsin β＝c v 2，n 3＝cos αsin γ＝c v 3，因为β<γ<90°，则有n 2>n 3，v 2<v 3，光束Ⅱ在玻璃平面镜中的传播速度比光束Ⅲ小，B 正确；设玻璃平面镜的厚度为d ，光束Ⅱ、Ⅲ在玻璃平面镜中传播的时间表示为t 2＝2d cos βv 2＝2d cos αc cos βsin β＝4d cos αc sin 2β，t 3＝2dcos γv 3＝2d cos αc cos γsin γ＝4d cos αc sin 2γ，当满足sin 2β＝sin 2γ时，t 2＝t 3，即2γ＝π－2β或2β＝2γ，又因为β<γ，且均为锐角，则有β＋γ＝π2，因此光束Ⅱ、Ⅲ在玻璃平面镜内部传播的时间有可能相同，C 错误；玻璃平面镜上、下表面平行，根据光的反射定律及光路的可逆性，改变α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ一定始终与光束Ⅰ平行，D 正确．8.(2022·山东卷·7)柱状光学器件横截面如图所示，OP 右侧是以O 为圆心、半径为R 的14圆，左侧是直角梯形，AP 长为R ，AC 与CO 夹角45°，AC 中点为B .a 、b 两种频率的细激光束，垂直AB 面入射，器件介质对a 、b 光的折射率分别为1.42、1.40.保持光的入射方向不变，入射点从A 向B 移动过程中，能在PM 面全反射后，从OM 面出射的光是(不考虑三次反射以后的光)( )A ．仅有a 光B ．仅有b 光C ．a 、b 光都可以D ．a 、b 光都不可以答案 A解析 当两种频率的细激光束从A 点垂直于AB 面入射时，由几何知识可知，激光沿直线传播到O 点，经第一次反射沿半径方向直线传播出去，如图甲，保持光的入射方向不变，入射点从A 向B 移动过程中，如图乙，可知激光沿直线传播到CO 面经反射，射向PM 面，入射点从A 向B 移动过程中，光线传播到PM 面的入射角逐渐增大．当入射点为B 点时，如图丙所示，根据光的反射定律及几何关系可知，光线传播到PM 面的P 点，此时光线在PM 面上的入射角最大，设为α，由几何关系得α＝45°，根据全反射临界角公式得sin C a ＝1n a ＝11.42<22sin C b ＝1n b ＝11.40>22两种频率的细激光束的全反射的临界角关系为C a <45°<C b ，故在入射光从A 向B 移动过程中，a 光能在PM 面全反射后，从OM 面射出，b 光不能在PM 面发生全反射，故A 正确，B 、C 、D 错误．9．(2022·广东卷·16(2))一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气，其截面如图所示．一激光器从罐体底部P 点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O 点．当光束与竖直方向成45°角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束．已知光在空气中的传播速度为c ，求液体的折射率n 和激光在液体中的传播速度v .答案222c 解析 当入射角达到45°时，恰好到达临界角C ，根据sin C ＝1n ，可得该液体对激光的折射率n ＝1sin C ＝1sin 45°＝2，由于n ＝c v ，可知激光在液体中的传播速度v ＝c n ＝22c . 10.(2023·福建龙岩市模拟)如图所示，一束平行的绿光从半圆形玻璃砖的平面垂直入射，OC 为中心线，已知在半圆弧上入射点是A 的入射光线经折射后与OC 交于点B ，∠AOB ＝30°，∠ABC ＝15°，则该玻璃砖对绿光的折射率为________；圆形玻璃砖中有光从半圆面透射区域的圆心角为________；若将入射光改为红光，则光从半圆面透射区域的圆心角将________(选填“变小”“不变”或“变大”)．答案2 90° 变大解析 在A 点，由几何知识可得入射角i ＝∠AOB ＝30° 折射角r ＝∠AOB ＋∠ABC ＝45°则该玻璃砖对绿光的折射率为n＝sin rsin i＝2；设光线恰好射到半圆面上D点时发生全反射，其入射角等于临界角C，由sin C＝1n得C＝45°，在D点以下有光从半圆面透射而出，则由对称性可知，圆形玻璃砖中有光从半圆面透射区域的圆心角为90°；红光的折射率小于绿光，全反射临界角大于绿光，若将入射光改为红光，则发生全反射的临界点向边缘移动，即光从半圆面透射区域的圆心角将变大．11．(2023·福建泉州市调研)某材料表面形状如图所示，一束光与第1个表面成45°角入射，已知该材料对该光的折射率为62.光线在第1个表面的折射角正弦值为______________；这束光最远能传播到第________个表面(选填“2”“3”“4”或“5”)．答案33 3解析根据折射定律可知n＝62＝sin 45°sin r1，解得sin r1＝33；这束光射到第2个表面时的入射角仍为45°，折射角的正弦值仍为sin r2＝33射到第3面时的入射角的正弦值sin i3＝cos r2＝1－sin2r2＝63而这束光在该材料表面发生全反射时临界角的正弦值sin C＝1n ＝63则这束光射到第3面时恰能发生全反射，则这束光最远能传播到第3个表面．12．如图，一潜水员在距海岸A 点45 m 的B 点竖直下潜，B 点和灯塔之间停着一条长4 m 的皮划艇．皮划艇右端距B 点4 m ，灯塔顶端的指示灯与皮划艇两端的连线与竖直方向的夹角分别为α和β(sin α＝45，sin β＝1637)，水的折射率为43，皮划艇高度可忽略．(1)潜水员在水下看到水面上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里．若海岸上A 点恰好处在倒立圆锥的边缘上，求潜水员下潜的深度；(2)求潜水员竖直下潜过程中看不到灯塔指示灯的深度范围． 答案 见解析解析 (1)潜水员在水下看到景物示意图如图甲潜水员下潜深度为BO ，则有 sin C ＝1n ，又n ＝34，则tan C ＝37结合几何关系可有tan C ＝AB BO，其中AB ＝45 m由以上数据可得BO ＝157 m(2)由题意分析，由于皮划艇遮挡引起水下看不到灯光，光路示意图如图乙①灯光到达皮划艇右端E 点，则有n ＝sin αsin θ1则sin θ1＝sin αn ＝35，tan θ1＝34又tan θ1＝BEh 1，解得h 1＝163m ②灯光到达皮划艇左端F 点，则有n ＝sin βsin θ2则sin θ2＝1237，tan θ2＝1235又tan θ2＝BFh 2，解得h 2＝703m 综上所述，潜水员在水下163 m 至703m 之间看不到灯光．。
第1讲 光的折射 全反射-2025版物理大一轮复习
光的折射全反射目标要求1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律。
2.掌握发生全反射的条件并会用全反射的条件进行相关计算。
考点一光的折射定律和折射率1.光的折射定律如图所示，入射光线、折射光线和法线在□1同一平面内，入射光线与折射光线分居□2法线的两侧；入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数。
2.折射率(1)定义：在物理学中，把光从□3真空射入某种介质发生折射时，入射角的□4正弦值与折射角的□5正弦值的比，叫作这种介质的折射率。
(2)定义式：n ＝□6sin θ1sin θ2。
(3)计算公式：n ＝cv。
因为v <c ，所以任何介质的折射率都□7大于1。
(4)当光从真空(或空气)斜射入某种介质时，入射角□8大于折射角；当光由介质斜射入真空(或空气)时，入射角□9小于折射角。
【判断正误】1.无论是光的折射，还是反射，光路都是可逆的。
(√)2.若光从空气射入水中，它的传播速度一定增大。
(×)3.根据n ＝cv可知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比。
(√)1.对折射率的理解(1)公式n ＝sin θ1sin θ2中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2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。
2.光路的可逆性在光的折射现象中，光路是可逆的。
如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射。
如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O 点，经折射后在水槽底部形成一光斑P 。
已知入射角α＝53°，水的折射率n ＝43，真空中光速c ＝3.0×108m/s ，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。
新高考物理通用版总复习一轮课件专题十五第1讲光的折射全反射
(续表)
课标要求
热点考向
9.通过实例认识电磁波谱，知道光是电磁波
10.了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发
展中的作用 11.知道狭义相对论的实验基础、基础原理和主 要结论
3. 知道麦克斯韦电磁场理 论，了解电磁波的产生、传 播、发射和接收
12. 了解经典时空观与相对论时空观的主要区 别.体会相对论的建立对人类认识世界的影响 13.初步了解广义相对论的几个主要观点以及主
1.判断下列题目的正误.
(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)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小.( )
(5)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 1 sin
C.(
)
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
的频率决定. c
3.计算公式：n＝_____v___，因为 v＜c，所以任何介质的折 射率都大于____1____.
对两种介质来说，若 n1>n2 ，则折射率为 n1 的介质称为 ___光__密___介质，折射率为 n2 的介质称为光疏介质.
4.物理意义：折射率是表示光从一种介质进入另一种介质 时，发生___偏__折__程__度___的物理量，与入射角θ1 及折射角θ2 的大 小无关.
2.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对圆柱体(球)
玻璃砖上、下表面 横截面为三角形
结构
是平行的
的三棱镜
横截面是圆
对光线
通过三棱镜的光 圆界面的法线是
的作用 通过平行玻璃砖的 线 经 两 次 折 射 过圆心的直线，
新高考物理通用版总复习一轮课件专题十五第1讲光的折射全反射
高三物理一轮复习专题讲义：第14.4讲 光的折射 全反射
第3讲光的折射全反射知识要点一、光的折射定律折射率1.折射现象光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生改变的现象，如图1所示。
图12.折射定律(1)折射角与入射角的定量关系：入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数。
(2)表达式：sin isin r＝n。
3.折射率(1)定义：光从真空斜射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦与折射角r的正弦的比值n，叫做这种介质的折射率。
(2)物理意义：折射率n反映介质的光学特性，不能说n与sin i成正比，与sin r 成反比，n由介质本身的光学性质和光的频率决定。
二、全反射光导纤维1.光密介质与光疏介质介质光密介质光疏介质折射率大小光速小大相对性若n甲＞n乙，则甲是光密介质若n甲＜n乙，则甲是光疏介质2.全反射(1)定义：光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到一定程度时，折射光线完全消失，全部光线都被反射回光密介质内的现象。
(2)条件：①光从光密介质射向光疏介质。
②入射角大于等于临界角。
(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，由n＝sin 90°sin C，得sin C＝1n。
介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。
3.光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射(如图2)。
图2基础诊断1.(多选)一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图3所示。
下列说法中正确的是()图3A.此介质的折射率等于1.5B.此介质的折射率等于 2C.当光线从介质射向真空中时，入射角大于45°时可发生全反射现象D.当光线从介质射向真空中时，入射角小于30°时可能发生全反射现象E.光进入介质时波长变短答案BCE2.(多选)一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图中能正确描述其光路的是()答案ACE3.(多选)如图4所示，两束不同频率的平行单色光a、b从水射入空气(空气折射率为1)发生如图所示的折射现象(α<β)，下列说法正确的是()图4A.随着a、b入射角度的逐渐增加，a先发生全反射B.水对a的折射率比水对b的折射率小C.在水中的传播速度v a>v bD.在空气中的传播速度v a>v bE.当a、b入射角为0°时，光线不偏折，但仍然发生折射现象解析由于α<β，所以折射率n a小于n b，由n＝cv知，在水中的传播速度v a＞v b，由sin C＝1n知，随着a、b入射角的逐渐增大，b先发生全反射，a、b在空气中的传播速度都是c，故A、D错误，B、C正确；当a、b入射角为0°时，光线虽然不偏折，但仍然发生折射现象，故E正确。
【金版教程】2015届高考物理大一轮总复习 第二章 第1讲 光的折射 全反射 新人教版选修3-4
圆界面的法线是 过圆心的直线， 经 过两次折射后向 圆心偏折
应用
改变光的传播方 全反射棱镜，改变 向 光的传播方向
典例透析 一半圆柱形透明物体横截面如图所示，底面 AOB镀银(图
中粗线)，O表示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从M点
入射，经过AB面反射后从N点射出，已知光线在M点的入射角 为30°，∠MOA＝60°，∠NOB＝30°.求： (1)光线在M点的折射角； (2)透明物体的折射率．
解析： 两条光线的光路如图所示， 设射出玻璃后的交点是 P，光线Ⅱ从玻璃射出时的入射角为 i，折射角为 r，根据折射 sinr 定律得： n＝ sini 由几何关系可得 i＝30° 代入得 r＝ 60° 由几何关系可得 OP＝ 2Rcos30° OP＝ 3R.
答案： 3R
6. [光传播路径的确定方法]如图所示是一种折射率n＝1.5
确定P3、P4的位置． (3) 在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能 把玻璃砖界面当尺子画界线． (4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变．
一、基础知识题组 1. [光的反射、光的折射的光路图]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( )
sinθ1 sinθ2 不 能 说 n 与 ______ sinθ1 成 正 比 ， 与 (3) 定 义 式 ： n ＝ _______.
______ sinθ2 成反比．折射率由介质本身的光学性质和光的频率决
定、与入射角的大小无关．
c v ，因v<c，故任何介质的折射率总 (4)计算公式：n＝_____
2.注意事项
(1) 实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且 P1 和 P2 之 间、 P2 和 O 点之间、 P3 与 P4 之间、 P3 与 O′ 之间距离要稍大一 些，这样可以减小确定光路方向时出现的误差． (2) 入射角 θ1 应适当大一些，以减小测量角度的误差，但
高考物理总复习 8.第1讲 光的折射 全反射
【生活情境】 1.(1)渔民叉鱼时，由于光的折射，不是正对着看到的鱼去叉，而是对着 所看到鱼的下方叉．( √ )
(2)落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下， 观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况．造成这种现象的原因是光 的折射．( √ )
【教材拓展】
2.[人教版选择性必修第一册P84T1改编]光线由空气透过半圆形玻璃 砖，再射入空气的光路图中，正确的是(玻璃的折射率为1.5)( )
正弦 大于
sin θ1 频率
正弦
完全消失 大于 光密介质 小
2．全反射棱镜 (1)定义：横截面为等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜． (2)全反射棱镜的优点： 全反射棱镜和平面镜在改变光路方面，效果是相同的，相比之下，
全反射棱镜成像更清晰，光能损失更少． 3．光导纤维：光导纤维的原理是利用光的__全_反__射___，如图所示．
使得成像不完整，如图所示．现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均
匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射． (1)若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？ (2)若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多
少？
考点二 光的全反射 求解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)在全反射现象中，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．
命题分析
试题情境
属于基础性题目，以脉冲激光展宽器为素材创设学习探 索问题情境
高三一轮复习第九章第1讲 光的折射全反射导学案(1)
第九章第1讲光的折射全反射考点一.折射定律、折射率的理解及应用知识点1.对折射率的理解(1)公式n＝sin θ1sin θ2中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角。
(2)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小，v＝cn。
(3)折射率与介质的密度没有关系，折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。
①同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小；②同一种光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。
知识点2．光路的可逆性在光的折射现象中，光路是可逆的。
如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射。
知识点3．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圆柱体(球)对光线的作用通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但发生侧移通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底边偏折圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后光线向圆心偏折【典例1】.一半径为R的14球体放置在水平桌面上，球体由透明材料制成。
现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。
已知入射光线与桌面的距离为3R2，出射光线与水平方向的夹角θ＝60°。
则该透明材料的折射率为()A.1.2B.1.5C. 2D.3【典例2】.如图，某潜水员在海中潜水，处于距离海岸7 m、海面下4 m的E 点，潜水员观察岸上的竖直放置的标尺杆F，标尺杆F长6 m，潜水员能看到杆的一半刻度。
已知海面CD到海岸AB的高度为3 m，标尺杆F到岸边A点的距离为4 m。
(1)求海水的折射率为多少？(2)若由于涨潮海面CD上升了3 m与海岸AB平齐，潜水员相对海岸位置不变，则此时能看到的标尺杆长度为多少？考点二.全反射的理解及应用知识点1．求解光的折射和全反射问题的思路确定研究的光线该光线一般是入射光线，还有可能是反射光线或折射光线；若研究的光线不明确，根据题意分析、寻找，如临界光线、边界光线等画光路图找入射点，确认界面，并画出法线，根据反射定律、折射定律作出光路图，结合几何知识推断和求解相关问题注意两点从光疏→光密：一定有反射、折射光线；从光密→光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射知识点2.全反射规律的应用(1)全反射棱镜截面是等腰直角三角形的棱镜(通常是玻璃做成的)叫全反射棱镜。
2021版高考物理一轮复习考点集训(五十五)第3节光的折射全反射(含解析)
考点集训(五十五) 第3节 光的折射 全反射A 组1．在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a 、b 、c 三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b 在水下的像最深，c 照亮水面的面积比a 的大．关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下：①c 光的频率最大 ②a 光的传播速度最小 ③b 光的折射率最大 ④a 光的波长比b 光的短 根据老师的假定，以上回答正确的是( ) A ．①② B ．①③ C ．②④ D ．③④[解析] 根据视深公式h′＝hn 说明频率最小的光，水对它的折射率最小，在水下的像最深，所以b 的折射率最小，频率最小，波长最大，传播速度最大，③错误，④正确；照亮水面的圆的半径R 与临界角C 满足tan C ＝R h ，又sin C ＝1n ，c 照亮水面的面积比a 的大，则c的临界角大，水对c 的折射率小，所以a 的折射率最大，a 的频率最大，a 的传播速度最小，①错误，②正确，故选C .[答案] C2．如图所示，a 、b 两束不同频率的单色光以45°的入射角射到玻璃砖的上表面上，入射点分别为A 、B.直线OO′垂直玻璃砖与玻璃砖上表面相交于E 点，A 、B 到E 的距离相等．a 、b 两束光与直线OO′在同一平面内(图中纸面内)，经过玻璃砖后，a 、b 两束光相交于图中的P 点．则下列判断中正确的是( )A ．在真空中，a 光的传播速度大于b 光的传播速度B ．在玻璃中，a 光的传播速度大于b 光的传播速度C ．玻璃砖对a 光的折射率大于对b 光的折射率D ．a 光的频率大于b 光的频率[解析] 在真空中，所有色光的传播速度都相同，则真空中a 光的传播速度等于b 光的传播速度，故A 项错误．由图看出，经过玻璃砖后，a 、b 两束光相交于图中的P 点，说明a 光通过玻璃砖后的侧移小于b 光通过玻璃砖后的侧移，则玻璃砖对a 光的折射率小于b 光的折射率；由v ＝cn 知，在玻璃中，a 光的传播速度大于b 光的传播速度，故B 项正确，C 项错误．a 光的折射率小于b 光的折射率，则a 光的频率小于b 光的频率，故D 项错误．[答案] B3．如图，一束单色光从一等边三棱镜AB 边上的D 点垂直射入三棱镜，已知BD ＝14AB ，三棱镜对该单色光的折射率n ＝2，则该束光经过三棱镜后( )A ．一定从BC 边射出B ．可能从BC 边射出 C ．一定从AC 边射出D ．不可能从AC 边射出[解析] 设三棱镜的临界角为C ，由sin C ＝1n ＝22，得C ＝45°，光线射到BC 边中点上时入射角为60°，大于临界角C ，则光线在BC 边上发生全反射，不能从BC 边射出，根据反射定律和几何知识可知，光线射到AC 边上时入射角为0°，则光线垂直AC 边射出，故C 正确．[答案] C4．如图所示为一块建筑用幕墙玻璃的剖面图，在其上建立直角坐标系xOy ，设该玻璃的折射率沿y 轴正方向均匀发生变化．现有一单色光a ，从原点O 以某一入射角θ由空气射入该玻璃内部，且单色光a 在该材料内部的传播路径如图中实线所示．则玻璃的折射率沿y 轴正方向发生变化的情况是( )A ．折射率沿y 轴正方向均匀减小B ．折射率沿y 轴正方向均匀增大C ．折射率沿y 轴正方向先均匀减小后均匀增大D ．折射率沿y 轴正方向先均匀增大后均匀减小[解析] 由于光线从空气射入玻璃，折射光线逐渐向x 轴方向偏折，说明入射角小于折射角，后来发生全反射，故该光学材料的折射率沿y 轴正方向均匀减小，A 正确．[答案] A 5．如图所示为长直光纤的纵切面，内层折射率为n 1，外层折射率为n 2，OO ′为中轴线．光线自光纤左端进入，与中轴线夹角为θ，要使该光线总是发生全反射，应满足的条件是( )A ．n 1<n 2，θ角足够小B ．n 1<n 2，θ角足够大C ．n 1>n 2，θ角足够小D ．n 1>n 2，θ角足够大[解析] 当光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于临界角才会发生全反射现象，故n 1＞n 2，光线射到界面上的入射角足够大，即θ角足够小，故C 正确．[答案] C6．(多选)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 的夹角为θ＝30°，E 、F 分别为AB 、BC 的中点，则( )A ．该棱镜的折射率为 3B ．光在F 点发生全反射C ．光从空气进入棱镜，波长变小D ．从F 点出射的光束与入射到E 点的光束平行[解析] 研究光线射入玻璃路径的左半部分，由几何知识可知三角形EBF 为等边三角形后，故从E 点入射的光线，入射角为60°，折射角为30°，由折射定律可知n ＝sin 60°sin 30°＝3，A 正确；光射在F 点时，入射角为30°，故不发生全反射，折射角为60°，B 、D 错；光从空气中进入棱镜中，光速减小，而光的频率不变，所以光在棱镜中的波长变小，C 正确．[答案] AC7．(多选)在光纤制造过程中，由于拉伸速度不均匀，会使得拉出的光纤偏离均匀的圆柱体，而呈现圆台形状(如图所示)．已知此光纤长度为L ，圆台对应底角为θ，折射率为n ，真空中光速为c.现光从下方垂直射入下台面，则( )A ．光从真空射入光纤，光子的频率不变B ．光通过此光纤到达小截面的最短时间为L cC ．从上方截面射出的光束一定是平行光D ．若满足sin θ>1n，则光在第一次到达光纤侧面时不会从光纤侧面射出[解析] 光子的频率由光源决定，与介质无关，所以光从真空射入光纤，光子的频率不变；故A 正确；光通过此光纤到达小截面的最短距离为L ，光在光纤中的传播速度v ＝cn ，则光通过此光纤到达小截面的最短时间为t ＝L v ＝nLc ；故B 错误；通过光纤侧面全反射后再从上方截面射出的光束与垂直射出上方截面的光束不平行；故C 错误；设临界角为C ，则sin C ＝1n .到达光纤侧面光线入射角等于θ，当θ>C，即有sin θ>1n ，则光在第一次到达光纤侧面时发生全反射，不会从光纤侧面射出；故D 正确． [答案] AD8．(多选)如图所示是一玻璃球体，其半径为R ，O 为球心，AB 为水平直径．M 点是玻璃球的最高点，来自B 点的光线BD 从D 点射出，出射光线平行于AB ，已知∠ABD＝30°，光在真空中的传播速度为c ，则( )A ．此玻璃的折射率为 3B ．光线从B 到D 需用时3R cC ．若增大∠ABD，光线不可能在DM 段发生全反射现象D ．若减小∠ABD，从AD 段射出的光线均平行于AB[解析] 如图，由几何知识可得入射角i ＝∠ABD＝30°，折射角r ＝2∠ABD ＝60°，则此玻璃的折射率为n ＝sin r sin i ＝sin 60°sin 30°＝3，故A 正确；BD 长度s ＝2R cos 30°＝3R ，光在玻璃球内传播的速度v ＝c n ，故光线从B 传到D 的时间为t ＝s v ＝3Rc ，故B 正确；由sin C＝1n ＝33＜22，则临界角C ＜45°，所以若增大∠ABD，入射角可能大于临界角，所以光线可能在DM 段发生全反射现象，故C 错误；要使出射光线平行于AB ，入射角必为30°，若减小∠ABD，入射角减小，则从AD 段射出的光线与AB 不平行，故D 错误．[答案] ABB 组9．如图，一个透明玻璃砖竖直放置在水平地面上，其截面图为等腰三角形ABC ，已知∠ABC＝120°，AC ＝43L ，BO ⊥AC.两束较细的蓝光垂直AC 从P 1、P 2两点射入玻璃砖，OP 1＝OP 2＝3L.(1)若玻璃砖对蓝光的折射率为3，求两束光的交点到O 点的距离； (2)若玻璃砖对蓝光的折射率为2.2，求两束光的交点到O 点的距离．[解析] (1)若玻璃砖对蓝光的折射率为3，全反射的临界角为C 1，sin C 1＝13，C 1＞30°光路如图：由几何关系可知α＝30°，sin βsin α＝3，则β＝60° DQ ＝O 1D tan 60°＝3L ，所以OQ ＝OD ＋DQ ＝4L(2)若玻璃砖对蓝光的折射率为2.2，全反射的临界角为C 2sin C 2＝12.2，C 2＜30°，所以，蓝光在AB 面发生全反射 光路如图：DM ＝O 1D tan 30°＝L 所以，OM ＝010．如图所示，折射率为n ＝3的透明介质的横截面由14圆弧和直角三角形AOB 组成，圆弧的圆心为O ，半径为R ，OB ⊥OA ，∠BAO ＝30°，C 为圆弧上一点，C 到OB 的距离为d ＝12R.有一细光束从C 点平行OA 射入介质，第一次从E 点射出介质(E 点未画出)．光在真空中的传播速度为c ，求：(1)光在E 点射出介质的折射角；(2)光从射入到从E 点射出介质所需的时间．[解析] (1)由题意可知光从空气射入介质的入射角i ＝60°，从空气射入介质的折射角设为r ，应用折射定律有n ＝sin isin r解得r ＝30°CD 为光由C 射入介质的折射光线，由数学知识可知α＝θ＝30°，β＝60°，EF 垂直OA ，光在介质中的临界角C′满足sin C ′＝1n ，可知30°<C ′<60°，故光在D 点发生全反射光从E 点第一次射出介质，画出光路图如图所示，在E 点由介质射向空气，折射角设为γ，应用折射定律有n ＝sin γsin θ解得γ＝60° (2)由数学知识可知CH ＝32R ，CD ＝3R ，HD ＝32R ，DF ＝OA －OD 2＝3－12R DE ＝DF sin 60°＝3－33R根据n ＝c v 可知光在介质中的传播速率v ＝c3光在介质中的传播时间t ＝CD ＋DE v ，解得t ＝（2＋3）Rc11．如图所示，一边长a ＝3 m 的正方体浮箱ABCD 漂浮在水面上，恰好露出水面一半体积，AB 边左侧水面上有不透明物体覆盖，但E 处有一小孔，在E 的左侧F 处有一潜水员(视为质点)竖直向下潜水，当潜水员下潜到P 处时恰好能从E 处小孔看到浮箱上的A 点．现测得E 、F 间距离s ＝3 m ．P 、F 间距离h ＝4 m ，已知水的折射率n ＝43.(1)求E 点到AB 的距离；(2)若浮箱向左移动s 1＝1 m ，求潜水员能从E 处小孔看到浮箱的A 点潜水的深度．(结果可保留根式)[解析] (1)从水中P 点到A 点的光路如图所示：设E 点到AB 的距离为x ，从P 点看到A 点时入射角的正弦值sin i ＝x x 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫a 22折射角的正弦值sin r ＝EFEF 2＋h 2＝35由折射定律可知n ＝sin isin r解得x ＝2 m(2)浮箱向左移动s 1＝1 m 时，A 点移动到A′位置，则有入射角的正弦值sin i ′＝x －s 1（x －s 1）2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫a 22折射角的正弦值sin r ′＝EF EF 2＋h ′2由折射定律可知n ＝sin i ′sin r ′解得h′＝43m12．如图所示，用折射率n ＝2的玻璃做成一个外径为R 的半球形空心球壳．一束与O′O 平行的平行光射向此半球的外表面，若让一个半径为22R 的圆形遮光板的圆心在O ′O 轴上，并且垂直该轴放置．则球壳内部恰好没有光线射入．试求：(1)临界光线射入球壳时的折射角θ2； (2)球壳的内径R′.[解析] (1)由题图和几何知识得：sin θ1＝22R R ＝22，θ1＝45°由折射率的定义式为：n ＝sin θ1sin θ2联立解得：θ2＝30°(2)对临界光线有：sin C ＝1n ，得C ＝45°在图△Oab 中，由正弦定理得：R sin （180°－C ）＝R′sin θ2联立解得：R′＝22R.。
高考物理一轮复习第十四章第1讲光的折射全反射课件苏教版
β α
＝ssiinn6300°° ＝
3
(2)设自 O 点发出的光线射到 H 点时恰好发生全反射，则
sin ∠EOH＝1n ， OE＝BC＋OA sin 30°＝( 3 ＋1) cm R＝EH＝OE tan ∠EOH
由 sin C′＝1n ，则 cos C′＝
n2－1 n
R＝
OE n2－1
＝
3＋1 （ 3）2－1
A．海水的折射率为 3 B．潜水员靠近海面时，他看到海面的景物将增加 C．Q 物体的位置在 Q 点的斜下面 D．若有一点光源在 CEFD 区域内，其发出的光一定能通过全反射到达潜水员眼睛
【解析】选 C。潜水员所看到水面上的景物被压缩在一个位于湖面 的圆形光斑内，在圆形光斑的边缘光线的入射角接近 90°，画出 光路图如图，由几何知识可知折射角α＝45°，故海水的折射率为 n＝sisni9n0α° ＝sin415° ＝ 2 ，故 A 错误；由上式知 sin α＝1n ，α一定，则当潜 水员靠近海面时，射入他眼睛的边缘折射光线 CO 将向左平移，故他看到海面的景物 将缩小，故 B 错误；
n
大，发生全反射的临界角越_小__。
3．光导纤维：光导纤维的原理是利用光的_全__反__射__，如图所示。
在自行车的后挡泥板上，常常安装着一个“尾灯”。其实它不是灯，它是由一种透明 的塑料制成的，其截面如图所示。夜间，从自行车后方射来的汽车灯光照在“尾灯” 上时，“尾灯”就变得十分明亮，以便引起汽车司机的注意。
液体介质类 【典例 1】(2019·全国卷Ⅰ)如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高 出水面 3 m。距水面 4 m 的湖底 P 点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅 杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为 53°(sin53°＝0.8)。已知水的折射率为43 。
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O
P
光的折射
全反射
第 2 课 时
【例】如图是一透明的圆柱体的横截面，其半径 R=20 cm，折射率为1.73，AB是一条直径，今有一 束光线沿AB方向射向圆柱体。试求: (1)光在圆柱体中的传播速度. (2) 若折射光恰经过B点，则入射光线距离直线AB 多远。 (3)作出进入圆柱体和从圆柱体出射的光路图
4、光的色散
经两次折射
⑴光的色散说明白光是复色光，是由红、橙、黄、绿、 蓝、靛、紫七种单色光组成的．
⑵从光的色散可以看出：同一种介质对不同色光的折 射率不同，对红光的折射率最小，对紫光的折射率最 大．
从红到紫的方向有：
⑴同一介质对不同色光的折射率逐渐增大． ⑵在同一介质中不同色光的传播速度逐渐减小 ⑶光的频率逐渐增大． ⑷在真空中的波长逐渐减小．
⑶在光的折射现象中，光路是可逆的．
3、折射率 ⑴定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i 的正弦与折射角r 的正弦的比值n，叫做这种介质的折 射率． sin i ⑵定义式：n
sin r
⑶物理意义：折射率反映了介质对光的偏折程度，折 射率越大，介质使光偏离原来方向的程度就越厉害． ⑷折射率与光速的关系：介质的折射率等于光在真空中 的传播速度与在介质中的传播速度之比，即 可见n≥1.
OO′为过 M 点的法线，∠C 为直角，OO′∥AC。由几何关系 有∠MNC＝r′ 由反射定律可知 ∠PNA＝∠MNC 联立④⑤⑥式得 ∠PNA＝r 由几何关系得 r＝30° 联立①②⑧式得 n＝ 3 ⑨ ⑧ ⑦ ⑥ ⑤
(2)设在 N 点的入射角为 i″，由几何关系得 i″＝60° 此三棱镜的全反射临界角满足 nsin θc＝1 由⑨⑩⑪式得 i″＞θc ⑫ ⑪ ⑩
光折射的应用： ⑴垂直于液面观察折射率为n的液 体中的物体，其视深h′与实际深 1 度h 的关系为：空气hh′ 液体
h
s′ s s′ s
h′ h 空气
n
h
⑵在折射率为n的液体中垂直液面 观察液面上的物体，其视高h′与实 际高度h 的关系为： h nh
液体
【例与练】空中有一只小鸟，距水面3m，其正下方距 离水面4m深处的水中有一条鱼，已知水的折射率为4/3， 则鸟看水中鱼离它的距离是 m 6 ；鱼看空中的鸟 8 离它的距离是 m。
c n v
，
⑸光疏介质和光密介质：两种介质相比，折射率较大的 介质叫光密介质，折射率较小的介质叫光疏介质．
⑹折射率的理解： ①折射率是用光线从真空斜射入介质时，入射角正弦与 折射角正弦之比定义的，由于光路可逆，入射角、折射 角随光路可逆而“换位”．因此，在应用时折射率可记 sin(真空角) 忆
n
紫 红
紫
红 红 紫 红
A
B
C
D
紫
13． (2014·福建卷Ⅰ) 如图， 一束光由空气射向半 圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正 确描述其光路的是
A
B
C
D
【例】如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方，一 束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反 射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带。若入射点 由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到 O点， 观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失 之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分 别是（ C ） P A、减弱，紫光 a B、减弱，红光 bQ O C、增强，紫光 B D、增强，红光
注意：一种光在真空中的波长是λ0，进入 折射率为n 的介质中的波长为λ。则：
5、几种光具有对光路改变的规律 ⑴平行玻璃砖：出射光总与入射光平 行，但有侧移，且入射角i、砖厚度d 和折射率n 越大，侧移h 就越大．
⑵三棱镜：光通过三棱镜时，出射 光向底边偏折．且紫光偏折比红光 偏折更明显．
i d r
高三物理第一轮总复习
（2015届）
第一课时 光的折射 全反射 实验：测定玻璃的折射率
一．光的折射 1、光的折射现象：光从一种介质射入另一种介质时， 传播方向发生改变的现象． 2、折射定律 ⑴内容：折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折 射光线和入射光线分别位于法线的两侧，入射角的正弦 与折射角的正弦之比是一个常数． sin i ⑵表达式： 常数 sin r
【例与练】如图所示，一细束红光和一细束蓝光平行 射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个 点M，若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折 射率，下列说法中正确的是 （ B ） A.n1<n2，a为红光，b为蓝光 B.n1<n2，a为蓝光，b为红光 a C.n1>n2，a为红光，b为蓝光 D.n1>n2，a为蓝光，b为红光 b M
2．如图 3－9 所示，三棱镜的横截面为直角 三角形 ABC，∠A＝30° ，∠B＝60° 。一束平 行于 AC 边的光线自 AB 边的 P 点射入三棱
图3－9 镜，在 AC 边发生反射后从 BC 边的 M 点射出。若光线在 P 点
的入射角和在 M 点的折射角相等。
(1)求三棱镜的折射率；
(2)在三棱镜的 AC 边是否有光线透出？写出分析过程。(不 考虑多次反射)
4 应用：
①全反射棱镜
改变90°
②光导纤维，如图所示。
原理：利用 。
改变180°
【例】如图所示，一束光以45°的入射角从空气投射 到三棱镜的一个侧面AB上，在棱镜上发生折射，折射 光线与棱镜该侧面成60°角，则： 1）该棱镜材料的折射率为多少？ 2）若在棱镜侧面AC上恰好发生全反射，该棱镜的顶 角θ 的大小为多少？ 3）如果这束光为黄光，现改为蓝光，入射角不变， 则AC面能否发生全反射？
A C
【例】图示为一直角棱镜的横截面，∠bac＝900，
∠abc＝600。一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向 射入棱镜。已知棱镜材料的折射 n 2 ，若不考虑 原入射光在bc面上的反射光，则有光线 ( BD ) A.从ab面射出 a B.从ac面射出 C.从bc面射出，且与bc面斜交 D.从bc面射出，且与bc面垂直 b o c
A
⑴1.73×108 m/s ⑵17.34cm
. O
B
二．全反射 1、定义：光从光密介质射向光疏介质，当入射角增大 到某一角度时， 完全消失,只剩下 的现象． 2、条件： ⑴光从 介质射向 介质， ⑵入射角 临界角． 3、临界角：折射角等于 时 (刚好发生全反射)．表 达式: . 当光由光密介质射向光疏介质时： ⑴若入射角i<C，则不发生全反射，既有反射又有折射现 象．随着入射角增大折射角越来越大，折射光线越来越 弱，而反射光线越来越强。 ⑵若入射角i≥C，则发生全反射现象，临界角的计算sinC ＝1/n.
此光线在 N 点发生全反射，三棱镜的 AC 边没有光线透出。
答案：(1) 3
(2)没有，理由见解析
解析：(1)光路图如图所示，图中 N 点为光线在 AC 边发生反射的 入射点。设光线在 P 点的入射角为 i、折射角为 r，在 M 点的入射 角为 r′、折射角依题意也为 i，有 i＝60° 由折射定律有 sin i＝nsin r nsin r′＝sin I 由②③式得 r＝ r ′ ④ ② ③ ①
解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件： 一是光必须从光密介质射入光疏介质，二是入射角大于或等 于临界角。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，这样更有利于问题的分析。
14. （2013福建卷理综)一束由红、紫两色组成的复色 光，从空气斜射向玻璃三棱镜。下面四幅途中能正确表 示该复色光经三棱镜分离成两束单色光的是
h
n
白光
红光
紫光
⑶圆(球)形玻璃：法线总过圆(球)心， 进入圆(球)内的光线一定能从圆(球) 内射出(如图)
【例与练】一束复色光由空气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a光的频率小于 b光的频率。下列哪个光路图可能是正确的( B )
【例与练】如图所示，两细束平行的单色光a、b射向 同一块玻璃砖的上表面，最终都从玻璃砖的下表面射 出。已知玻璃对单色光a的折射率较小，那么下列说法 中正确的有 （ D ） A.进入玻璃砖后两束光仍然是平行的 B.从玻璃砖下表面射出后，两束光不再平行 C.从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离一定减 小了 b a D.从玻璃砖下表面射出后，两束 光之间的距离可能和射入前相同
【例与练】如图所示，一束红光和一束紫光以适当的 角度射向半圆形的玻璃砖圆心，其出射光线都是由圆 心O沿OP方向射出，由此可以判定（ AD ） A、AO是紫光，它穿过玻璃砖所用的时间长。 B、AO是红光，它穿过玻璃砖所用的时间长。 C、BO是紫光，它穿过玻璃砖所用的时间短。 D、BO是红光，它穿过玻璃砖所用的时间短。
为
sin(介质角)
.(真空角为真空中光线与法线的夹角，
介质角为介质中的光线与法线夹角 ) ②折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映
c 了光在介质中传播速度的大小 v n
.
③折射率的大小不仅与介质本身有关，还与折射光的频 率有关：同一种介质，对频率大的光折射率大，对频率 小的光折射率小．
【例与练】斜插入水中的筷子与竖直方向成45°角， 由空气中向下观察，看到筷子在水中的部分与竖直方 向成的角度为θ，则( B ) A.θ＜45° B.θ＞45° C.θ=45 D .条件不足，无法判断
【例与练】假设地球表面不存在大气层，那么人们观 察到的日出时刻与存在大气层的情况相比（ B ） A.将提前 B.将延后 C.在某些地区将提前，在另一些地区将延后 D.不变
【例与练】光线以30°的入射角从玻璃射向空气，它的 反射光线与折射光线成90 °夹角，则玻璃的折射率 为 ？ 【例与练】如图所示，有一个长方形容器，高为30cm， 宽为40cm，在容器的底部平放着一把长40cm 的刻度 尺。眼睛在OA的延长线上的E点观察，视线沿着EA 斜向下看恰能看到尺的左端零刻度。现保持眼睛的位 E 置不变，向容器内倒入某种液 A A 体且满至容器口，这时眼睛仍沿EA方 向观察，恰能看到尺上的20cm刻度。 则此种液体的折射率为 1.44