高中物理选修3-4第十三章 光 总结及练习

高中物理选修3-4第十三章知识点总结及练习

第十三章 光

第一节光的反射和折射

知识点1光的折射定律 折射率

1）光的折射定律

①入射角、反射角、折射角都是各自光线与法线的夹角！

②表达式：2211sin sin θθn n =

③在光的折射现象中，光路也是可逆的

2）折射率

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之比，叫做这种介质的绝对折射率，用符号n 表示

sin sin n θθ=大

小

n 是反映介质光学性质的一个物理量，n 越大，表明光线偏折越厉害。发生折射的原因是

光在不同介质中，速度不同 例题：光在某介质中的传播速度是2.122×108m/s ，当光线以30°入射角，由该介质射入空

气时，折射角为多少？

解：由介质的折射率与光速的关系得

又根据介质折射率的定义式得

r 为在空气中光线、法线间的夹角即为所求．i 为在介质中光线与法线间的夹角30°． 由(1)、(2)两式解得：

所以r=45°．

白光通过三棱镜时，会分解出各种色光，在屏上形成红→紫的彩色光带（注意：不同介质中，光的频率不变。）

练习：1、如图所示，平面镜AB 水平放置，入射光线PO 与AB 夹角为30°，当AB 转过20°角至A′B′位置时，下列说法正确的是 ( )

A ．入射角等于50°

B ．入射光线与反射光线的夹角为80°

c n v =

C ．反射光线与平面镜的夹角为40°

D ．反射光线与AB 的夹角为60°

2、一束光从空气射入某种透明液体，入射角40°，在界面上光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线与折射光线的夹角是 ( )

A ．小于40°

B ．在40°与50°之间

C ．大于140°

D ．在100°与140°与间

3、太阳光沿与水平面成30°角的方向射到平面镜上，为了使反射光线沿水平方向射出，则平面镜跟水平面所成的夹角可以是 ( )

A ．15°

B ．30°

C ．60°

D ．105°

知识点：2、测定玻璃的折射率（实验、探究）

1．实验的改进：找到入射光线和折射光线以后，可以入射点O 为圆心，

以任意长为半径画圆，分别与AO 、OO′（或OO′的延长线）交于C 点和

D 点，过C 、D 两点分别向NN′做垂线，交NN′于C′、D′点， 则易得：n

= CC′/DD′

2．实验方法：插针法

例题：光线从空气射向玻璃砖，当入射光线与玻璃砖表面成30°角时，折射光线与反射光线恰好垂直，则此玻璃砖的折射率为 ( )

A ．2

B ．3

C ．22

D ．3

3 练习：1、光线从空气射向折射率n ＝2的玻璃表面，入射角为θ1，求：

当θ1＝45º时，折射角多大？

2、光线从空气射向折射率n ＝2的玻璃表面，入射角为θ1，求：当θ1多大时，反射光线和折射光线刚好垂直？

（1）300（2）arctan 2

3、为了测定水的折射率，某同学将一个高32cm ，底面直径24cm 的圆筒内注满水，如图所示，这时从P 点恰能看到筒底的A 点．把水倒掉后仍放在原处，这时再从P 点观察只能看到B 点，B 点和C 点的距离为18cm ．由以上数据计算得水的折射率为多少? 4/3

第二节全反射

知识点：光的全反射

i 越大，γ越大，折射光线越来越弱，反射光越来越强。

1）全反射：

光疏介质和光密介质：折射率小的介质叫光疏介质，折射率大的介质叫光密介质。 注意：光疏和光密介质是相对的。

全反射是光从光密介质射向光疏介质时，折射光线消失（γ=900），只剩下反射光线的现

象。

2）发生全反射的条件：

①光必须从光密介质射向光疏介质

②入射角必须大于（或等于）临界角

3）临界角1sin c n = 4）应用 ①全反射棱镜 形状：等腰直角三角形

原理：如图

条件：玻璃折射率大于1.4

优点：比平面镜反射时失真小

②光导纤维：折射率大的内芯、折射率小的外套 P71光导纤维P72做一做 时间计算中注意光的路程不是两地距离及光在介质中的速度不是光速

③海市蜃楼：

沙漠：倒立虚像；海洋：正立虚像

例题：如图，长方体ABCD 是折射率为1.5的玻璃砖，将其放在空气中，一束光以入射角θ射到AB 面的P 点上，AD=2AP ，求：

（1）要使此光束进入长方体后能直接折射到AD 面上，θ的最小值是

多少；

（2）要使此光束直接折射到AD 面上的光能在AD 面上发生全反射，

θ的取值范围是多少。

（1）arcsin 1053 （2）arcsin 10

53≤θ≤ arcsin 25

练习：1、光导纤维的内部结构由内芯和外套组成，它们的材料不同，光在内芯中传播，则

( )

A ．内芯的折射率比外套大，光在内芯与外套的界面上发生全反射

B ．内芯的折射率比外套小，光在内芯与外套的界面上发生全反射

C ．内芯的折射率比外套小，光在内芯与外套的界面上发生折射

D ．内芯和外套的折射率相同，外套的材料韧性较强，起保护作用

2、自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，在夜间骑车时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯时，会有较强的光被反射回去，从而引起汽车司机的注意，若尾灯的纵截面图如图所示，则汽车灯光应从 （ ）

A ．左侧射入在尾灯右侧发生全反射

B ．左侧射入在尾灯左侧发生全反射

C ．右侧射入在尾灯右侧发生全反射

D ．右侧射入在尾灯左侧发生全反射

3、一潜水员在水深为h 的地方向水面观察时，发现整个天空及远处地面的景物均呈现在水面处的一圆形区域内。已知水的折射率为n ，则圆形区域的半径为 ( )

A ．nh

B ．n h

C ．12-n h

D ．1

2-n h