2021物理(江苏)一轮复习学案：第十二章 第3讲 光的折射 全反射

考点一光的折射定律

1.折射定律

(1）内容：如图1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.

图1

(2)表达式:错误!＝n.

(3)在光的折射现象中，光路是可逆的.

2。折射率

（1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量。

（2)定义式:n＝错误!。

（3）计算公式：n＝错误!，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1。

(4）当光从真空（或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角.

3.折射率的理解

(1)折射率由介质本身性质决定，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大,传播速度越小.

1.［对折射率的理解](多选）关于折射率，下列说法正确的是（ )

A 。根据n ＝错误!可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比

B 。根据n ＝错误!可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比

C 。根据n ＝c

v

可知，介质的折射率与光在该介质中的光速成反比 D 。同一频率的光由真空进入某种介质时,折射率与光在介质中的波长成反比

答案 CD

解析 介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关,故选项A 、B 均错；由于真空中的光速是一个定值，故n 与v 成反比是正确的,选项C 正确；由于v ＝λf ,当f 一定时，v 与λ成正比，又n 与v 成反比，故n 与λ也成反比，选项D 正确.

2。[折射率的计算］(2015·江苏·12B（3)）人造树脂是常用的眼镜镜片材料。如图2所示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P 点.已知光线的入射角为30°,OA ＝5 cm ，AB ＝20 cm,BP ＝12 cm,求该人造树脂材料的折射率n .

图2

答案 错误!或1。5

解析 设折射角为r ，由折射定律n ＝错误!，其中i ＝30°

由几何关系知

sin r ＝错误!，且OP ＝错误!

代入数据解得n ＝错误!(或n ≈1.5）

3.[折射定律的应用］（2014·江苏·12B(3））Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒,这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图如图3所示。一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射。设鳞片的折射率为n,厚度为d,两片之间空气层厚度为h。取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t.

图3

答案错误!＋错误!

解析设光在鳞片中的折射角为r，由折射定律得sin i＝n sin r。在鳞片中传播的路程l1＝错误!，传播速度v＝错误!，传播时间t1＝错误!

解得t1＝2n2d

c n2－sin2i

同理，在空气中的传播时间t2＝错误!

则t＝t1＋t2＝错误!＋错误!

应用光的折射定律解题的一般思路

1。根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图.

2。充分利用光路图中的几何关系,确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等.

3。注意在折射现象中,光路是可逆的.

考点二全反射现象

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，折射光线将消失，只

剩下反射光线的现象.

2。条件：(1)光从光密介质射入光疏介质.(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＝错误!.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。

[思维深化］

请判断下列说法是否正确。

（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，都会发生全反射现象。（×)

（3)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.（√)

（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，在全反射现象中,也是如此.( ×)

4.[全反射现象］(2014·福建·13)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( )

答案A

解析光从玻璃砖射向空气时,如果入射角大于临界角，则发生全反射;如果入射角小于临界角，则在界面处既有反射光线，又有折射光线，但折射角应大于入射角,选项A正确，选项

C错误。当光从空气射入玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折射光线,且入射角大于折射角，选项B、D错误.

5.［全反射现象的应用](2014·重庆·11（1）)打磨某剖面如图4所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切磨在θ1〈θ<θ2的范围内,才能使从MN边垂直入射的光线，在OP边和OQ边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况），则下列判断正确的是( )

图4

A。若θ>θ2，光线一定在OP边发生全反射

B。若θ>θ2，光线会从OQ边射出

C.若θ〈θ1,光线会从OP边射出

D.若θ〈θ1，光线会在OP边发生全反射

答案D

解析全反射的条件:sin C＝错误!，90°－θ＞C，θ越小越容易发生全反射，选项A、C 错误，选项D正确.θ较大时，已从OP边射出,选项B错误。

6.[利用全反射求折射率]图5为单反照相机取景器的示意图,ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC。光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出。

图5

若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？（计算结果可用三角函数表