专题十三第3讲光的折射全反射
高考物理 专题 第3讲 光的折射 全反射[配套课件] 大赛获奖精美课件PPT
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备考策略：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.,注意：在折射现象中 光路是可逆的.
【考点练透】
1．(2014 年北京卷)以往，已知材料的折射率都为正值(n>0)． 现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为 负值(n<0)，称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射 角 i 与折射角 r 依然满足 sin i ＝n，但是折射光线与入射光线位 sin r
图D53
》》》考点1 折射定律及折射率的应用 ⊙重点归纳
平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光线的控制作用
项目 平行玻璃砖 玻璃砖上下表面是 平行的 三棱镜 横截面为三角形的三棱 镜 圆柱体(球)
结构
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 应用 测定玻璃的折射率
图12-3-2
思维点拨：光的颜色是由光的频率决定的，同一种介质对 不同频率的光的折射率不同，光的频率越大，则折射率越大． 解：光路如图12-3-3所示．
图12-3-3 红光和紫光在AC面的置离O点的距离分别为d1 和d2.由折
射角定律得
n1 sin i＝sin r1 n2 sin i＝sin r2 由几何关系得 i＝∠A d1＝L tan r1 d2＝L tan 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 n2 n1 d2－d1＝L( 2－ 2 )． 4－n2 4－n1
2．折射率 真空 射入某种介质，________ 入射角 的正弦与 (1)定义：光从________ 折射角的正弦之比，叫做介质的折射率．
光的折射和全反射ppt课件
4 3
图12-1-4
•
光线恰好在界面发生全反射时有 左侧射入时in C n
• 律有 • 得sinα = • • •
sin
，联立这两式代入数据可
sin( C) 分析光的全反射、临界角问题要注意： 2 (1)画出恰好发生全反射的光路图. 7 (2)找出临界角，利用几何知识分析线、角关系，进行求解. 3
•
如图，作出入射点的法线，可知在入 射角相同的情况下，a光的折射角大于b 光的折射角，由公式n= ，可得折射 率na<nb，A错误；由于na<nb知频率 ν a<ν b，B错误；由v= 可知，C正确；
sin 1 sin 2
当光从光密介质射向光疏介质时才会发生全反 射，水的折射率比空气大，所以无论入射角多 大都不会发生全反射，D错误.
sin是联系几何光学与物理光学的桥 c 1 n sin 2 v
• 折射率
梁，在研究同一介质对不同色光的折射率与光速及 波长（频率）关系时，此公式是重要的理论依据.
变式训练 2 ： 如图 12-1-7 所示，一个三棱 镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角．此截 面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到 AB 边，进入棱镜后直接射到 AC 边上，并刚好 能发生全反射．该棱镜材料的折射率为 ______.(填入正确选项前的字母)
光线从光密介质射入光疏介质
• (3)全反射条件 入射角大于或等于临界角 •① . •② . • 常见的全反射现象有：光导纤维，内窥镜，海市蜃楼，沙漠蜃景 等.
• 3.棱镜 • (1)横截面为 或 的透明体称为棱镜. 三角形 梯形 • (2)棱镜对光线的偏折作用：如图 12-1-1所示，当光线从空 气射入玻璃棱镜时，出射光线向底边偏折，偏折角度θ 随棱 镜材料的折射率增大而 .
《光的折射全反射》课件
介质1 玻璃 水
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
介质2 空气 空气
临界角 42.26° 48.75°
全反射的应用
全反射在光纤通信、潜水器看板、显微镜和棱镜反射器等领域有着广泛的应用。
1
潜水器看板
2
潜水器看板中使用全反射原理，使得 潜水者能够在水下看清楚板上的文字。
3
棱镜反射器
4
棱镜反射器利用全反射现象来对光线 进行反射和分光。
光纤通信
《光的折射全反射》PPT 课件
光的折射是光线从一种介质进入另一种介质时改变方向的现象。
折射现象介绍
折射是光线从一种介质（如空气）进入另一种介质（如玻璃）时，由于两种介质的光速不同，导致光线 改变方向的现象。
水的折射
水中的光线经历折射后会改变方向，造成物体看 起来位置偏移。
玻璃的折射
玻璃中的光线在进出界面时会发生反射和折射， 使得物体看起来出现形状变形。
光纤中的信号传播过程依靠全反射， 实现高速、高带宽的信息传输。
显微镜
显微镜中使用全反射来增强样本细节 的可见性。
总结和展望
通过学习光的折射与全反射，我们可以更好地理解光的传播与反射规律，并 且将这些原理应用于实际生活和科学研究中。
折射定律
折射定律描述了光线由一种介质射入另一种介质时的折射行为。它表明入射角、折射角和两种介 质的折射率之间存在一个关系。
折射定律
入射角的正弦与折射角的正弦的比等于两种介质的折射率的比。
光的折射与折射率的关系
光的折射与介质的折射率密切相关。不同的介质具有不同的折射率，从而导致了光线在不同介质中的传 播方式和路径的变化。
介质 空气 水 玻璃
折射率 1.0003 1.33 1.5
光的折射与全反射 PPT
光的Байду номын сангаас散问题
• 【例５】如图所示,一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象,下 列说法正确的是( )
的折射率、
• (1)求两条光线经柱面与底面折射后的交点与Ｏ点的距离、 • (2)若入射的是单色蓝光,则距离Ｏ将比上面求得的结果
大依然小？
视深与实深问题
• 【例２】有人在游泳池边上竖直向下观察池水的 深度,看上去池水的视深约为h、已知水的折射率, 那么,水的实际深度约为多少？
• 【点评】这类问题还涉及近似处理的情况,既可 从视宽进行极限讨论,也可从三角函数进行极限 讨论,后者请同学们自主探究一下。
• ②光疏三棱镜:当光线从一侧面射入,从另一侧面射 出时,光线两次均向顶角偏折、
• ③全反射棱镜(等腰直角棱镜):当光线从一直角边＿ ＿＿射入时,在斜边发生全反射,从另一直角边垂直 射出,当光线垂直于斜边射入时,在＿＿＿发生全反 射后又垂直于斜边射出、
• ④全反射棱镜对光路的控制如图所示、
• ⑤全反射棱镜的优点:全反射棱镜与平面镜在 改变光路方面,效果是相同的,相比之下,全反 射棱镜成像更＿＿＿,光能损失更＿＿＿、
探究材料能发生全反射的条件问题
• 【例３】如图所示,一立方体玻璃砖,放在空气中,平行光束 从立方体的顶面斜射入玻璃砖,然后投射到它的一个侧面、 若全反射临界角为42°,问:
• ⑴这光线能否从侧面射出？ • ⑵若光线能从侧面射出,玻璃砖折射率应满足何条件？
光的折射 全反射课件 新人教版课件
PNF＝β.根据题意有
α＝30°①
由几何关系得，∠PNO＝∠PQO＝r，于是
β＋r＝60°②
且 α＋r＝β③
由①②③式得 r＝15°.④
(2)根据折射率公式有
sin i＝n·sin r⑤
由④⑤式得 n＝ [答案](1)15°
6＋ 2
2
. 6＋
Байду номын сангаас
(2) 2
2
1.
如图所示，ABCD 为一直角梯形棱镜的截面，∠C＝60°，P 为垂直于直线 BC 的光屏，现用一宽度等于 AB 边的单色平行 光垂直射向 AB 面，经棱镜折射后在屏 P 上形成宽度等于23AB 的一条光带，求棱镜的折射率．
[解析]光路图如图所示，根据题意有 θ1＝θ2＝30°， FC ＝23 AB
则 EF ＝13 AB 根据几何关系有
DE ＝ CE tan
30°＝
AB
tan 30°＝
3 3
AB
在△DEF 中，tan θ3＝
EF DE
＝
33，解得
θ3＝30°
由折射定律可得 n＝sinsiθn2＋ θ1 θ3，解得 n＝ 3.
2－1.一束光从空气射入折射率 n＝ 2的某种玻璃的表面，则 ( BCD ) A．当入射角大于 45°时，会发生全反射现象 B．无论入射角多大，折射角都不会超过 45° C．欲使折射角等于 30°，应以 45°角入射 D．当入射角等于 arctan 2时,反射光线恰好跟折射光线垂直
2－2.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( C )
当 β<θ<π2时，A、B 两光都发生全反射，光屏 PQ 上有一个光
第3讲光的折射全反射
第三章 机械波第一讲 光的折射 全反射光的折射定律 折射率1．折射现象：光从一种介质进入另一种介质时，在界面上传播方向发生改变的现象。
2．折射定律(光路图如图)(1)折射定律内容：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：n12＝sin θ1sin θ2，式中n12是比例系数。
(3)在光的折射现象中，光路是可逆的。
3．折射率(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值。
(2)定义式：n ＝sin θ1sin θ2。
不能说n 与sin_θ1成正比，与sin θ2成反比。
折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定。
(3)物理意义：折射率仅反映介质的光学特性，折射率大说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小。
(4)计算公式：n ＝cv ，因v<c ，故任何介质的折射率总大于1。
全反射、光导纤维及光的色散1．全反射(1)全反射的条件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。
(2)全反射现象：折射光完全消失，只剩下反射光。
(3)临界角：折射角等于90°时的入射角，用C 表示，且sin C ＝1n 。
(4)如图所示的光导纤维传输过程，由此可知，光导纤维的传输原理：利用光的全反射。
2．光的色散(1)色散现象：白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱。
(2)成因：由于n红<n紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同，紫光折射得更明显些，当它们射出另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光的偏折角最小。
考点一折射率及折射定律的应用1．对折射率的理解(1)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＝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。
同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。
光的折射 全反射
2．[人教版选修 3－4·P48·T1 改编](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：AC
3．(多选)如图所示，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( )
光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射．
1 [2019·全国Ⅰ卷，34(2)改编]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°(取 sin 53°＝0.8)．已知水的折射率为43，则桅杆到 P 点的水平 距离为( )
解析：设光在 AB 面的折射角为 α，由折射定律知，sisnin4α5°> 2， 解得 sin α<12，即各色光在 AB 面的折射角都小于 30°，选项 A 正确．由 几何关系知，各色光射向 BC 面时，入射角都大于 45°，选项 B 正确．由
临界角公式 sin C＝1n知，各色光全反射的临界角都小于 45°，各色光都 在 BC 面发生全反射，选项 C 错误．从 AC 面射出的光束一定平行于 BC 边，由于红光射向 BC 面时的入射角最大，故红光射到 AC 面时处 于最下方，选项 D 错误．
(6) 当 光 发 生 全 反 射 时 反 射 光 的 能 量 小 于 入 射 光 的 能 量．( × )
(7) 在 同 一 种 介 质 中 ， 红 光 的 折 射 率 小 于 紫 光 的 折 射 率．( √ )
(8)光从空气射入玻璃时，只要入射角足够大就可能发生全
光的折射与全反射了解光的折射与全反射现象
光的折射与全反射了解光的折射与全反射现象光的折射与全反射光是一种电磁波，具有波粒二象性，既可以作为波动传播，又可以作为粒子传播。
当光从一种介质射入另一种介质时，会产生折射现象，同时在一定条件下还会发生全反射。
本文将介绍光的折射与全反射现象以及相关原理和应用。
一、光的折射现象光的折射是指光线从一种介质进入另一种介质时，由于介质的不同而改变方向的现象。
根据斯涅尔定律，入射光线、折射光线和法线所在平面的夹角之比等于两种介质的折射率之比，即sin(入射角)/sin(折射角) = n₁/n₂。
这里，入射角为光线与法线之间的夹角，折射角为折射光线与法线之间的夹角，n₁和n₂分别为两种介质的折射率。
光的折射现象在许多日常生活和科学实验中都有应用。
例如，光在透镜中的折射现象使得我们可以使用眼镜、望远镜等光学设备进行视觉矫正或观测远处物体。
此外，光的折射还可以解释为何鱼在水中显得弯曲，以及为何我们伸入水中时会看到手指出现折断等现象。
二、全反射现象当光从光密介质射入光疏介质时，入射角大于一个临界角时，光将不再折射，而发生全反射。
临界角是指使光完全从光密介质反射回去的入射角度。
在全反射时，入射角大于临界角，光线将沿着界面的法线方向反射，不再继续传播到光疏介质。
全反射现象在光纤通信技术中有重要应用。
光纤是一种可以传输光信号的细长光导纤维。
通过在光纤的内壁构造一层折射率较低的材料，使得光线在内壁到达临界角时发生全反射，从而实现光信号的传输。
光纤通信具有大容量、高速率、低损耗等优点，被广泛应用于电话、因特网和电视等通信领域。
三、光的折射与全反射原理光的折射与全反射现象可以通过光的波动性和粒子性解释。
光波具有波长和频率，在不同介质中传播速度不同，导致光波传播方向发生改变。
光的折射和全反射遵循光在界面上的反射和折射规律，即斯涅尔定律和全反射条件。
另一方面，光也可以理解为粒子流动，并与介质中的分子或原子发生作用。
光子是光的粒子性质体现，当光子碰撞到物质的界面时，会与物质内部粒子的电荷相互作用，导致光子的方向改变或被完全反射。
光的折射_全反射
竖直放置，上端a恰好在水面以下，如图。现考虑线光源a b发出的靠近水面法线（图中的虚线）的细光束经水面折射 后所成的像，由于水对光有色散作用，若以l1表示红光成 的像的长度，l2表示蓝光成的像的长度，则 （D） A.l1< l2<l0 B.l1> l2>l0 C.l2> l1>l0 D.l2< l1<l0 【例6】公园里灯光喷泉的水池中有处于 同一深度若干彩灯,在晚上观察不同颜色 彩灯的深度和 水面上被照亮的面积,下列 说法正确的是 A．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小 B．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小 （ C．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大 D．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大
(B)
规律方法
【例14】abc为全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角 形，如图23-3所示。一束白光垂直入射到ac面上，在ab面 上发生全反射，若光线入射点O的位置不变，改变光线的 入射方向（不考虑bc面反射的光线）（ A ） A、使入射光线按图所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有 色光射出ab面，则红光将首先射出。 B、使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有 色光射出ab面，则紫光将首先射出 C、使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将 首先射出ab面 D、使入射光按图中所示的逆时针方向 逐渐偏转，紫光将首先射出ab面
入射角i有关。
基础知识 ( 四 ) 、 光 的 色 散
•光的色散是指复色光通过折射（如通过三棱镜）后，在 光屏上形成彩色光带的现象（如图）。色散的实质是由各 种色光在同一介质中传播的速率不同，或者说是同一种介 质对不同色光的折射率不同而引起的。
结论:(同种材料对不同颜色的光） （a）折射角：红光最大、紫光最小。 （b）偏折角：红光最小、紫光最大。 （c）折射率：红光最小、紫光最大。 （d）速 度：红光最大、紫光最小。
【三年高考两年模拟】2017年高考物理新课标一轮第十三章 振动与波 光学 相对论 第3讲 光的折射 全反射
(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。 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射出。
6 3
sin r sin i
由几何知识可得:tan r= , 解得AP1=5 2 cm, 由几何知识可得△OAP2为等腰直角三角形,解得AP2=10 cm, 所以P1P2=(5 2 +10) cm。
R AP 1
解答全反射类问题的技巧 (1)根据题意画出光的折射或恰好发生全反射的光路图。 (2)作图时找出具有代表性的光线,如符合边界条件的临界光线等。 (3)利用平面几何知识分析线、角关系,找出入射角、折射角或临界角。注
②
。
3.折射率
(1)定义:光从真空射入某种介质发生折射时,入射角θ1的正弦与折射角θ2的 正弦之比,叫做这种介质的折射率。
(2)表达式③
sin θ1 n= sin θ 2
。
(3)决定因素:由介质本身及光的频率共同决定。 (4)折射率与光速的关系 介质的折射率等于光在真空中的速度与在该介质中的速度之比,即n= 。 (5)光疏介质与光密介质 两种介质相比较,折射率大的介质叫④ 光密 介质,折射率小的介质叫 ⑤ 光疏 介质。
答案
ABD 从光路图看,入射角相同,a光的折射角较大,所以玻璃砖对a
c v
光的折射率较大,a光的频率较大,波长较短,B正确,C不正确;根据n= 知va< vb,A正确;随着入射角增大,a光的折射角先达到90°,D正确;在同一个双缝干
原创3：12.3 光的折射 全反射
解析：由折射定律得 n＝sin
sin θ1 θ1－30°
＝
3，
解得光在 AB 面的入射角 θ1＝60°。
由几何关系可知，θ2＝30°，
由折射定律
n＝ssiinn
θ3 θ2
解得光在 AC 面的折射角 θ3＝60°。
答案：60° 60°
解析：发生全反射现象的条件是：光从光密介质射向光疏介 质，且入射角大于临界角，所以，选项 A 中，当光从空气中 射向玻璃时不会发生全反射现象，选项 A 错误；由折射率 n ＝ssiinn θθ12＝ 2可知，当入射角最大为 90°时，折射角 θ2＝45°， 所以 B 正确；由折射率 n＝ssiinn θθ12可知，选项 C、D 均正确。 答案：A
[试一试] 1．如图13－3－3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。已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°， E、F分别为边AB、BC的中点，则 ( ) A．该棱镜的折射率为 3 B．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
(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)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1] 一半圆柱形透明物体横截面如图13－3－7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：
(3)临界角：sin C＝n1，C为折射角等于90°时所对应的入射角。
(4)应用：
高考物理总复习精品课件113光的折射全反射共39
－3－8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，a、b、c
、d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、蓝光和图红11－光3－8 • B．紫光、蓝光、黄光和红光
• [解析] 作出a、b、c、d四条光线第一 次折射时的法线，可知其折射率大小关 系为na＞nb＞nc＞nd，则它们可能依次是 紫光、蓝光、黄光和红光，所以本题只 有选项B正确．
π 可知，B 错误．α<θ<β 时，光屏上有 2 个光斑，β<θ< 2 时， 光屏只有 1 个反射光形成的光斑，C 错误、D 正确．
答案 AD
• 3．(2014·四川省成都市第二次诊断)如 图11－3－11所示，真空中有一均匀玻璃 球，虚线CD过球心O.两束单色光Ⅰ、Ⅱ 分别由玻璃球表面上的A、B两点折射进 入玻璃球，Ⅰ从D点射出，Ⅱ从E点射出( 图中未画出离开玻璃球后的出射光线)， Ⅰ、Ⅱ平行于CD且三线共面，∠AOC＝ ∠BOC＝60°.则图11－3－11
A．玻璃球对Ⅱ光的折射率小于 3 B．在玻璃球中，Ⅰ光传播的速度大于Ⅱ光传播 的速度 C．无论怎样改变入射角的大小，进入玻璃球的 Ⅱ光总能射出玻璃球 D．用Ⅰ光与Ⅱ光照射同一双缝干涉装置，光屏 上Ⅰ比Ⅱ的明条纹间距大
• 答案 AC
• 4．(2013·江苏)图11 －3－12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
图11－3－12
解析 由题意知，光线经界面 CD 和界面 EA 两次
反射后传播方向改变了 90°，光线在两界面上反射时入
射角与反射角的和都为 45°，则对应的入射角为 22.5°，
第3课时 光的折射 全反射
解析：作出正确的光路图，依题意可知光垂直 BC 反射才能从 AC 面射出后恰好与 SO 重合，则光在 AC 面的入射角为 90° －α，由几何关系可知折射角为 90° －β，根据折射定律： sin90° －α cos α n＝ ＝ ，故 A 项对． sin90° －β cos β
2．实验器材 白纸，图钉(四枚)，大头针(四枚)，直尺(或三角板)，铅笔，量角器，平木板，长方形玻 璃砖．
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目标定位
自主梳理
要点例析
课时训练
3．实验步骤
(1)如图所示，用4个图钉将白纸钉在绘图板上． (2)在白纸上画一条直线aa′作为界面．过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，过O点画 一条射线AO作入射光线． (3)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一条长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一边bb′. (4)在射线AO上插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像调整视线方向， 直到P2挡住P1的像．再在观察的这一侧即光线的出射面 bb′一侧插两枚大头针P3、P4，使 P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置．
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目标定位
自主梳理
要点例析
课时训练
(对应学生用书第 160～161 页)
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目标定位
自主梳理
要点例析
课时训练
一、光的折射 1．光的折射 光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象称为光的折射现象． 2．光的折射定律 (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别位于 法线的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比． sin θ1 (2)表达式： ＝n12 (n12 为常数) sin θ2
折射率是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身及光的频率共 同决定，与入射角、折射角大小无关． 返回目录
高中物理课件专题3 光的折射 全反射
5．直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2 对称，由空气射入玻璃球的光路如图2所示．a、b光相比 ()
图2 A．玻璃对a光的折射率较大 B．玻璃对a光的临界角较小 C．b光在玻璃中的传播速度较小 D．b光在玻璃中的传播时间较短
解析 由题图可知，b 折射程度较大，故玻璃对 b 的折射率较 大，A 错误；由 sin C＝n1知 b 的临界角较小，B 错误；由 v＝nc 知，b 在玻璃中的传播速度较小，C 正确；b 在玻璃中传播距离 大且传播速度小，由 t＝vx知，b 在玻璃中的传播时间较长，D 错误． 答案 C
.1
Wb＝1 T·m2. 说明：当平面与磁场夹角为θ时，穿过BS平co面sθ的磁通量可用平面在
垂直于磁场B的匀方强向的投影面积进行计算，垂Φ直＝BS⊥＝
3.适用条件：(1Φ)
磁场；(2)磁感线与平磁面通密度 .
4.引申：由于B＝S ，因此，磁感应强度B又叫做
.
.
答案
典例精析
例5 如图5所示，线圈abcd平面与水平方向夹角θ
远处地面的景物均呈现在水面处的圆形区域内，已知水的
临界角为 θ，则所观察到的圆形区域半径为( )
A．htan θ
B．hsin θ
C．tahn θ
D．sinh θ
解析 如图所示，水面上景物发出的光线经水面折射后均在顶 角为2θ的圆锥里，人的眼睛处在圆锥的顶点处，而最远处的景 物进入眼睛的光线几乎是紧贴水面，其入射角接近90°，折射 角为θ.因此，人看到的景物呈现在人眼上方以O点为圆心、半 径为r的水面区域内，由图可知r＝htan θ.
解析 (1)光路图如图所示，其中AO为入射光线，OB为折射光 线.
(2)由题意，n＝ssiinn
第3讲 光的折射、全反射 讲义
第3讲光的折射、全反射➢教材知识梳理一、光的折射定律与折射率1．折射现象：光从一种介质进入另一种介质时传播方向________的现象．2．折射定律内容：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别位于法线的________；入射角的正弦与________成正比．3．1定义：光从真空射入某种介质发生折射时，________与________之比，叫作这种介质的折射率．2定义式：n＝________．折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定．二、全反射1．条件：1光从________介质射向________介质；2入射角________临界角．2．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in C＝________．三、光的散、棱镜1．光的散：含有多种颜的光被分解为________的现象叫作光的散．白光通过三棱镜会分解为红、橙、________、、________、靛、紫七种单光．2．光谱：含有多种颜的光被分解后，各种光按其波长的________排列．答案：一、1改变2两侧折射角的正弦3．1入射角的正弦折射角的正弦2错误!二、11光密光疏2大于或等于三、1单光黄蓝2有序【思维辨析】1无论是折射光路，还是全反射光路都是可逆的．2光线从光疏介质进入光密介质，入射角等于临界角时发生全反射现象．3若光从空气中射入水中，它的传播速度一定增大．4在同一种介质中，光的频率越大，折射率越大．5折射率跟折射角的正弦成正比．6只要入射角足够大，就能发生全反射．7折射定律是托勒密发现的．8密度大的介质一定是光密介质．答案：1√2×3×4√5×6×7×8×➢考点互动探究考点一全反射现象的理解及应用对全反射的理解1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．2光线射向两种介质的界面时，往往同时发生反射和折射现象，但在全反射现象中只发生反射现象，不发生折射现象，当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光线了．3光从光密介质射向光疏介质时，随着入射角增大，反射光的能量增强，折射光的能量减弱，当入射角增大到临界角时，折射光的能量减小到零，发生全反射现象，折射光线消失．1 如图15-36-1所示，玻璃球冠的折射率为错误!，其底面镀银，底面的半径是球半径的错误!；在过球心O 且垂直于底面的平面纸面内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点．求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角．图15-36-1[解析] 设球半径为R，球冠底面中心为O′，连接OO′，则OO′⊥AB令∠OAO′＝α，有co α＝错误!＝错误!即α＝30°由题意知MA⊥AB所以∠OAM＝60°设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，光线的光路图如图所示．设光线在M点的入射角为i、折射角为r，在N点的入射角为i′，反射角为i″，玻璃折射率为n由于△OAM为等边三角形，有i＝60°由折射定律有in i＝n in r代入题给条件n＝错误!得r＝30°作底面在N点的法线NE，由于NE∥AM，有i′＝30°根据反射定律，有i″＝30°连接ON，由几何关系知△MAN≌△MON，故有∠MNO＝60°则∠ENO＝30°∠ENO为反射角i″，ON为反射光线．这一反射光线过球心经球面再次折射后不改变方向．所以，经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角β为β＝180°－∠ENO＝150°式题1 平板玻璃中的全反射[2021·全国卷Ⅱ] 一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r 的圆形发光面，在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上，已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线不考虑反射，求平板玻璃的折射率．答案：错误![解析] 如图所示，考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A′点发生折射，根据折射定律有n in θ＝in α式中，n是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角．现假设A′恰好在纸片边缘．由题意，在A′点刚好发生全反射，故α＝错误!设AA′线段在玻璃上表面的投影长为L，由几何关系有in θ＝错误!由题意，纸片的半径应为R＝L＋r联立以上各式得n＝错误!式题2 棱镜中的全反射[2021·新课标全国卷Ⅱ] 如图15-36-2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＝错误!⑨式题折射定律的综合应用[2021·陕西五校三模] 如图15-36-6所示为一巨大的玻璃容器，容器底部有一定的厚度，容器中装一定量的水，在容器底部有一单点光源，已知水对该光的折射率为错误!，玻璃对该光的折射率为15，容器底部玻璃的厚度为d，水的深度也为d求：光在真空中的传播速度为c1该光在玻璃和水中传播的速度；2水面形成的光斑的面积仅考虑直接由光源发出的光线．图15-36-6答案：1错误!c错误!c2错误![解析] 1由v＝错误!得，光在水中的速度为v1＝错误!c光在玻璃中的速度为v2＝错误!c2根据几何关系画出光路图，如图所示．光恰好在水和空气的分界面发生全反射时in C＝错误!＝错误!在玻璃与水的分界面上，由相对折射关系可得错误!＝错误!解得in θ＝错误!代入数据可计算出光斑的半径r＝d tan θ＋tan C＝错误!＋错误!d水面形成的光斑的面积S＝πr2＝错误!考点四测定玻璃的折射率考向一实验原理与步骤1．实验原理实验原理如图15-36-7所示，当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B，从而求出折射光线O1O2和折射角θ2，再根据n＝错误!或n＝错误!错误!考向二数据处理与误差分析处理数据的3种方法：1．计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值in θ1和in θ2，算出不同入射角时的错误!，并取平均值．2．图像法：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作in θ1in θ2图像，由n＝错误!可知图像应为直线，如图15-36-11所示，其斜率为折射率．图15-36-113．单位圆法：以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′如图15-37-12所示，in θ1＝错误!，in θ2＝错误!，OE＝OE′＝R，则n＝错误!＝错误!只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n图15-36-122 在做“测定玻璃折射率n”的实验时：1甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab和cd时不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些，如图15-36-13甲所示，以后的操作都正确．但画光路图时，将折射点确定在ab和cd上，则测出的n值将________．图15-36-132乙同学为了避免笔尖接触玻璃砖的界面，画出的a′b′和c′d′都比实际界面向外侧平移了一些，如图乙所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折射点都确定在a′b′和c′d′上，则所测出的n值将________．3丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行．这时测出的n值将________．答案：1不变2偏小3不受影响[解析] 1由图甲可以看出玻璃砖平移以后，折射角不变，入射角相同，故测得的折射率将不变；2乙同学的操作使入射角不变，折射角变大，由n＝错误!知，测得的折射率偏小；3丙同学同样可根据入射光线和出射光线确定玻璃砖内折射光线，从而确定入射角和折射角，只要第二个界面不发生全反射即可，测出的折射率不受影响．式题某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器．如图15-36-14所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BCAB＝2021m，B，求该人造树脂材料的折射率n[答案] 错误!或15[解析] 设折射角为γ，由折射定律in 30°＝n in γ，由几何关系知in γ＝错误!错误!错误!错误!蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝光芒，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见题图．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，，求光从a到b所需的时间t[答案] 错误!＋错误![解析] 设光在鳞片中的折射角为γ，根据折射定律有in i＝n in 1＝错误!，传播速度v＝错误!，传播时间t1＝错误!，解得t1＝错误!，同理，在空气中的传播时间t2＝错误!，则t＝t1＋t2＝错误!＋错误!。
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【基础检测】
1．(多选)关于折射率，下列说法正确的是 ( ) A．根据 n＝ssiinn θθ12可知，介质的折射率与入射角的正弦成 正比 B．根据 n＝vc可知，介质的折射率与光在该介质中的光速 成反比 比 C．根据 n＝ssiinn θθ12可知，介质的折射率与折射角的正弦成反 D．光由真空进入某种介质时，折射率与光在这种介质中 的波长成反比
C．声源远离观察者时，听到的声音变得低沉，是因为声 源发出的声音的频率变低了
D．人们所见到的“海市蜃楼”现象，是由于光的全反射 造成的
E．摄像机的光学镜头上涂一层“增透膜”后，可减少光的 反射，从而提高成像质量
答案：BDE
考点1 折射定律及折射率的应用 ⊙重点归纳
1．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光线的控制作用
1 sin C＝____n____.介质的折射率越____大____，发生全反射的临界 角越___小_____．
4．应用：光导纤维．
【基础检测】
2．(多选，2017 年广州天河区校级三模)以下说法中正确的 是( )
A．对于单摆在竖直面内的振动，摆球所受的合力就是它 的回复力
B．如果两个波源振动情况完全相同，在介质中能形成稳 定的干涉图样
第3讲 光的折射 全反射
一、折射定律 折射率
1．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别位于法线的___两__侧___；入射角 的正弦与折射角的正弦成___正__比___．
sin θ1
(2)表达式：n12＝__si_n_θ_2_，式中 n12 是比例常数．
__大__于____1．
(4)意义：反映了介质的_光__学__特__性___，折射率大，说明光从 真空射入到该介质时_偏__折__大___，反之偏折小．
(5)光密介质和光疏介质：两种介质相比较，折射率大的为 光密介质，折射率小的为光疏介质．
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_____．
答案：BDE
二、全反射 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___介质射向光疏介质．②入射角 __大__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
项目
平行玻璃砖
三棱镜
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， 经过两次折射后 向圆心偏折
（续表）
项目
平行玻璃砖
图1331
解：如图 D62 所示，设球半径为 R，球冠底面中心为 O′
连接 OO′，则 OO′⊥AB，令∠ OAO′＝α
3 则 cos α＝OO′AA＝ 2RR，即 α＝30° 根据题意 MA⊥AB
所以∠ OAM＝60°
图 D62
设图中 N 点为光线在球冠内底面上的反射点，所考虑的光
线的光路图如图 D62 所示，设光线在 M 点的入射角为 i，折射
三棱镜
圆柱体(球)
应用 测定玻璃的折射率
改变光的传射现象中，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．
【考题题组】 1．(2016 年新课标Ⅲ卷)如图 13-3-1 所示，玻璃球冠的折射 率为 3，其底面镀银，底面的半径是球半径的 23倍；在过球心 O 且垂直于底面的平面 (纸面)内，有一与底面垂直的光线射到玻 璃球冠上的 M 点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的 A点．求 该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角．
2．(2017 年湖北武汉调研 )如图 13-3-2 所示，厚度为 d 的平 行玻璃砖与光屏 EF 均竖直放置，玻璃砖右侧面距光屏为 d，左 侧面距激光源 S 也是 d.由 S 发出的两束激光，一束垂直玻璃砖 表面，另一束与玻璃砖表面成 45°角，两束光经折射后射到光屏 上，光屏上两光点间距为 ????2＋ 33????d，已知光在真空中的传播速 度为 c.求：
E．根据 n＝cv＝ssiinn θθ12可知，入射角一定时，光在介质中的 光速与折射角的正弦成正比
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、C 错误；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 B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．由 比例关系可知，选项 E 正确．
2．折射率 (1)定义：光从__真__空____射入某种介质，___入__射__角_的正弦与
折射角的正弦之比，叫做介质的折射率． (2)定义式：n＝_光__学__性__质__，折射率由介质本身的___频__率__ sin θ1
和光的__s_in__θ_2__决定．
c (3)计算式：n＝____v____，因 v<c，故任何介质的折射率总
角为 r，在N点的入射角为 i′，反射角为 i″，玻璃折射率为n，
由于△OAM为等边三角形，有
i＝60°
根据折射定律可得 sin i＝nsin r 代入题给条件 n＝ 3可得 r＝30° 作底面在 N 点的法线 NE，由于 NE∥AM，有 i′＝30° 根据反射定律可得 i″＝30° 连接 ON，由几何关系可知△ NAM≌△NOM，故有∠MNO ＝60° 故可得∠ENO＝30° 于是∠ENO 为反射角，ON 为反射光线，这一反射光线经 球面再折射后不改变方向．所以，经一次反射后射出玻璃球冠 的光线相对于入射光线的偏角为 β＝180°－∠ENO＝150°.