高考物理一轮总复习第3章第1节光的折射及折射定律的理

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【变式训练 1】 [平行玻璃砖]一束复色光由空气斜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， 下列光路图正确的是( )
解析 两种单色光射入玻璃砖时的折射角小于入射角，据此可排除选项 A、B；已知 a 光的频率小于 b 光的频率，那么 a 光在玻璃砖中的折射率 较小，入射角相同时，折射角较大，选项 D 正确。 答案 D
注意分析再角度之间 的数量关系！
sin α
转 解析
【备选】 高速公路上的标志牌常用“回归反光膜”制 成，夜间行车时，它能将车灯照射出去的光逆向返回，标 志牌上的字特别醒目． 这种“回归反光膜”是用球体反射 元件制成的．如图示，反光膜内均匀分布着直径为 10 μm 的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为 3，为使入射的车灯 光线经玻璃珠的折射、 反射、 再折射后恰好和入射光线平 行，那么第一次入射时的入射角是( )． A．60° B．45° C．30° D．15°
折射率
θ1
θ2
3．折射率 (1)物理意义：折射率反映介质的光学特性，折射率大，说明光
偏折大 ，反之偏折小． 从真空射入到该介质时_______
sin θ1 (2)定义式：n＝ ，不能说 n 与 sin θ1 成正比，与 sin θ2 成反 sin θ2
频率 决定． 比．折射率由介质本身的光学性质和光的_______
解析显隐
【变式训练 2】 [球形透明体]如图示，红色细 光束 a 射到折射率为 2的透明球表面，入射角 为 45° ，在球的内壁经过一次反射后，从球面射 出的光线为 b， 则入射光线 a 与出射光线 b 的反 向延长线之间的夹角 α 为( ) A．30° B．45° C．60° D．75°
sin 45° 1 解析 根据对称性作光路图如图所示，由折射定律得 sin r＝ n ＝ ，r 2 1 ＝30° ，则 β＝15° ，根据光的反射定律和几何关系得： α＝15° ，α＝30° ， 2 故 A 正确。 解析显隐 答案 A
应用
全反射棱镜， 测定玻璃的折射率 改变光的传播 方向
改变光的传播方向
各种色光的比较
颜 色 红橙黄绿蓝靛紫 低―→高
频率 v
同一介质折射率
同一介质中速度 波长
小―→大
大→小 大―→小
临界角
通过棱镜的偏折角
大―→小
小―→大
光路可逆 在光的折射现象中，遵循光的折射定律，光路是可逆的．
2. 典例剖析
4.跟踪训练
【跟踪训练】 一组平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射 到半圆柱玻璃上，如图所示．已知光 线Ⅰ沿直线穿过玻璃，它的入射点为 O，光线Ⅱ的入射点为 A，穿过玻璃后 r i R/2 两条光线交于一点．已知玻璃截面的 R P 圆半径为 R，OA＝ ，玻璃的折射率 n 2 ＝ 3.求两条光线射出玻璃后的交点与 O 点的距离．
选修3-4 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介
1.考点精讲
2.典例剖析
考点强化： 光的折射及折射定律的理 解与应用
3.规律方法 4.跟踪训练 5.真题演练
1.考点精讲
一、光的折射定律
1．折射现象 光从一种介质斜射进入另一种介质时传 播方向发生改变的现象． 2．折射定律 (1)内容：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 两侧 ； 别位于法线的_________ 入射角的正弦 正比 ． 与折射角的正弦成_________ sin θ1 (2)表达式： ＝n12，式中 n12 是比例 sin θ2 常数．
线、折射光线与法线的夹角.
(3)应用公式n＝sinθ1/sinθ2时,一定要确定准哪个角在分子 上,哪个角在分母上.若涉及全反射问题应首先找出临 界角C，再通过反射定律和几何关系求解． (4)注意在折射现象中,光路是可逆的.
规律方法
解答光的折射问题的三个关键点 (1)准确作出光路图
(2)利用几何关系确定光路中 的边、角关系，找准入射角和 折射角． (3)利用折射定律列方程求解. i
【例 1】(2015· 安徽理综，18)如图所示，一束单色光从空气入射 到棱镜的 AB 面上， 经 AB 和 AC 两个面折射后从 AC 面进入空气。 当出射角 i′和入射角 i 相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角 度为 θ。已知棱镜顶角为 α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式 为( ) α＋ θ α＋ θ sin sin 2 2 A. B. α θ sin sin 2 2 C. α sin（θ－ ） 2 sin θ D. θ sin （α－ ） 2
4．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制： 圆柱体(球) 平行玻璃砖 三棱镜 类别项目 结构
玻璃砖上下表面是 横截面为三角 平行的 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 圆界面的法线是过圆 线经两次折射后 心的直线，经过两次 ,出射光线向棱 折射后向圆心偏折 镜底边偏折
光路解析图
解析 设入射角为 i，折射角为 θ，作出光 路图如图所示．因为出射光线恰好和入射 sin i 光线平行， 所以 i＝2θ， 根据折射定律有sin θ sin 2θ ＝ ＝ 3，所以 θ＝30° ，i＝2θ＝60° . sin θ 答案 A
解析显隐
3.规律方法
规律总结 应用折射定律要注意的问题 (1)根据折射定律和入射光线画出折射光线 (2)找到入射角和折射角,要注意入射角、折射角是入射光
c (3)计算公式：n＝v，因 v<c，故任何介质的折射率总大于 1.
对折射率的理解： sinθ 1 (1)公式 n＝ 中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射 sinθ 2 入真空，θ 1 总是真空中的光线与法线间的夹角，θ 2 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. (4)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． (5)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同.