高中物理选修3-4光的折射和全反射
高中物理选修3-4光的反射和折射课件
1、在光的折射现象中，折射角随着入射角的变化而变化，而两角的正弦值之比是个常数。
2、对于不同的介质，此常数的值是不同的。 n的大小与介质有关，与θ1和θ2无关，对于确定的 介质，n是定值，不能说n∝sinθ1或n∝1/sinθ2。
3、介质的折射率n的大小取决于光在介质中传播的速度的大小。 4、折射率无单位。且任何介质的折射率都大于1。
实验：测玻璃砖的折射率
玻璃是一种透明介质，光从空气入射到玻璃的界面上会发生折射，如何把玻璃的 折射率测出来？
实验：测玻璃砖的折射率
实验原理： 1、根据折射率的定义：
n
sin i sin r
要测折射率，必须知道与一个折射现象对应的折射角和入射角。
法线 i=? 空气
界面
玻璃 r=?
实验：测玻璃砖的折射率
人教版高中物理选修3-4
第十三章 光
第1节 光的反射和折射
课堂导入
光到底是什么？……………
牛顿 微粒说
17世纪明确形成了两大对立学说
由于波动说没有数学基础以及牛 顿的威望使得微粒说一直占上风
19世纪初证明了波动说的正确性 19世纪末光电效应现象使得爱因 斯坦在20世纪初提出了光子说： 光具有粒子性
实验过程：
实验：测玻璃砖的折射率
几种介质的折射率：
介质 金刚石
二氧化碳
玻璃 水晶
折射率
2.42 1.63 1.5-1.8 1.55
真空本身的折射率 n =1
介质
岩盐 酒精 水 空气
折射率
1.55 1.36 1.33 1.00028
实验：测玻璃砖的折射率
利用光的折射解释实际问题 “铅笔弯折之谜”
A´ A
高中物理选修3-4第十三章----光-总结及练习资料讲解
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 ．33 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 23、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。
高中物理专题3光的折射全反射课件教科选修3_4
4．(多选)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图1所示，O点为圆 心，OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖 右侧且垂直于MN.由A、B两种单色光组成的一束光沿半径 方向射向O点，入射光线与OO′夹角θ较小时，光屏NQ区域 出现两个光斑，逐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ区域A 光的光斑消失，继续增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ区域B 光的光斑消失，则( )
专题三 光的折射 全反射
一、对光的折射定律和折射率的理解和应用 1．由光的折射定律 n＝ssiinn ri可知：入射角为 0°时，折射角也为
0°；入射角增大时，折射角也随着增大． 2．折射中光路是可逆的． 3．折射率是描述介质折光本领的物理量，介质折射率越大，
说明其改变光传播方向的能力越强．
4．各种介质的折射率一般是不同的．两种介质相比较：n 小的 介质称为光疏介质，n 大的介质称为光密介质(注：必须是 两种介质相互比较而言)．
解析 如图所示，人在岸上看离岸一段距离的水下的鱼，应是 从鱼的位置发出的光(实际上是鱼的反射光)，经折射后射入人 的眼睛，看到的是鱼的像．把鱼看做一个发光点S，人看到的 是折射光线的反射延长线交于发光点S的右上方S′点，这说明 人看到的是鱼的虚像，且位置是偏向右上方，所以选项B正 确． 答案 B
二、光的折射、全反射的综合应用 几何光学是以光线为工具研究光的传播规律，所以解决几 何光学问题的关键是根据“光的传播规律”画出光路图， 然后再利用几何知识，寻找相应的边角关系．
A．偏大 C．不变
图3 B．偏小
D．无法确定
解析 可作出经过玻璃砖的光路图，由几何知识可知，测出的 折射角与正确值相同． 答案 C
7．“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两
新鲁科版物理选修3-4第四章 光的折射与全反射 章末小结
1．正确、灵活地理解应用折射率公式(1)公式为n＝sin isin r(i为真空中的入射角，r为某介质中的折射角)。
(2)根据光路可逆原理，入射角、折射角是可以随光路的逆向而“换位”的，我们可以这样来理解、记忆：折射率等于真空中光线与法线夹角的正弦跟介质中光线与法线夹角的正弦之比，再简单一点说就是大角的正弦与小角的正弦之比。
2．n的应用及有关数学知识(1)同一介质对紫光折射率大，对红光折射率小，着重理解两点：第一，光的频率由光源决定，与介质无关；第二，同一介质中，频率越大的光折射率越大。
(2)应用n＝cv，能准确而迅速地判断出有关光在介质中的传播速度、波长、入射光线与折射光线偏折程度等问题。
3．产生全反射的条件光从光密介质射入光疏介质，且入射角大于或等于临界角。
1．半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO′的截面如图所示。
位于截面所在的平面内的一细束光线，以入射角i0由O点入射，折射光线由上边界的A点射出。
当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射。
求A、B两点间的距离。
解析：当光线在O点的入射角为i0时，设折射角为r0，由折射定律得sin i0sin r0＝n①设A点与左端面的距离为d A，由几何关系得sin r 0＝Rd A 2＋R 2②若折射光线恰好发生全反射，则在B 点的入射角恰好为临界角C ，设B 点与左端面的距离为d B ，由折射定律得sin C ＝1n ③由几何关系得 sin C ＝d Bd B 2＋R 2④设A 、B 两点间的距离为d ，可得d ＝d B －d A ⑤ 联立①②③④⑤式得d ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1n 2－1－n 2－sin 2i 0sin i 0R 。
⑥答案：⎝ ⎛⎭⎪⎫1n 2－1－n 2－sin 2i 0sin i 0R1．测玻璃的折射率常用插针法：运用光在玻璃两个界面处的折射。
如图所示为两面平行的玻璃砖对光路的侧移。
用插针法找出与入射光线AO 对应的出射光线O ′B ，确定出O ′点，画出折射光线OO ′，量出入射角i 和折射角r ，根据n ＝sin isin r计算出玻璃的折射率。
选修3-4 第3讲光的折射和全反射
高考总复习 · 物理
三、光的色散、棱镜 1．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：透明物质对于波长 λ 不同的光的折射率 n 不一
样，λ越小，v越大，传播速度越小，n越大，偏折越利害． 2． 三棱镜对光线的作用： 改变光的传播方向，使复色光 发生色散．
光线强，即光线b的反射光线亮度较大，所以D项正确．
高考总复习 · 物理
4 ． [ 对三棱镜色散的考查 ] 如图所示，一束白光通过玻璃
棱镜发生色散现象，下列说法中正确的是(
A．红光的偏折最大，紫光的偏折最小 B．红光的偏折最小，紫光的偏折最大
)
C．玻璃对红光的折射率比紫光大
D．玻璃中紫光的传播速度比红光大 【答案】B 【解析】由光的色散知识可知，红光的偏折 最小，紫光的偏折最大，玻璃对红光的折射率比紫光小，玻璃 中紫光的传播速度比红光小．
正比 (1)入射角 θ1 的正弦与折射角 θ2 的 θ1 ＝n12(n12 是比例常数)． sin θ2
可逆 (2)在光的折射中，光路是__________ 的．
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3．折射率
入射角 (1)定义： 光从真空射入某种介质发生折射时， __________ 折射角 的正弦的比值． 的正弦与__________ 光学 (2)物理意义：折射率仅反映介质的__________ 特性，折射
D．红光、黄光、蓝光和紫光
高考总复习 · 物理
【答案】B
【解析】 第一次折射时，把水滴看作三棱
镜，向下偏折程度最大的光线一定是紫光，偏折程度最小的是 红光，故第二次折射后，从题图上可看出紫光是a，红光是d， 所以正确答案是B．
高中物理 第四章 光的折射 第3节 光的全反射课件 教科版选修3-4.ppt
s i nin c o snc 1s i2nc
C r i
s in1c,s in in21 n
∴只要i≤arcsin n2 ,1光将全部从右侧射出。
19
若上述直纤维棒长L，从另一端射出所需最长时间多少？
分析：所需时间最长，则路程最
B
长，即入射光线AB最长。
C
入射角为临界角C即发生全反射，
光才能全部从另一端射出。 （多次全反射和一次全反射计算 A
sin C 1 n
7
活动二 全反射条件
8
问题1 全反射条件是什么？
请同学们以小组为单位，再次完成实验2，观察实验中 出现的现象，将其与实验1进行比较，进而回答问题。
实验2：让激光束从空气直接射向半圆形玻璃砖 的圆心O，如图所示。
1、随着入射角的增大，反射 角和折射角如何变化？
发生全O 反射的条件2：、光由光疏介质进入光密介
6
请同学们根据折射率、临界角的概念及 折射定律推导公式： s in C 1
n
不同的介质，由于折射率不同，对空气的临界角不一样。 我们研究的临界角是：折射率为n 的某种介质在空气 （或真空 ）中发生全反射使得时的临界角C
根据折射率的定义，则有：
nssiin n1 2ssin in9C 0sin 1C
最大视角2θ
问题2
在水中的鱼看来，水面上和 岸上的所有景物，都出现在 顶角约为97.6°的倒立圆锥里， 为什么？
θ
C
11
问题3 自然界中存在哪些全反射现象？ •海边、沙漠蜃景的成因
12
13
生活中有很多跟光有关的有趣的自然现象，观 察下列图片，思考一下其中蕴含的物理道理。
水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮，为 什么呢？
江苏省南京市金陵中学高中物理选修3-4《专题六 光的折射和全反射》教案
专题六 光的折射和全反射【基本内容】一、光的折射1．光的折射现象：光射到两种介质的界面上，从第一种介质进入其次种介质时，其传播方向发生转变的现象称为光的折射。
折射不仅可以转变光的传播方向，还能转变光束的性质。
折射现象中光路是可逆的。
在两种介质的界面上，发生光的折射时，肯定同时发生了反射。
2．光的折射定律：光折射时遵循光的折射定律。
基本内容包含如下三个要点： ① 折射光线、法线、入射光线共面； ② 折射光线与入射光线分居法线两侧；③ 入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比，即： 上式中n 12 是比例常数。
3．折射率：当光从真空（或空气）射入某种介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之叫做这种介质的确定折射率。
用符号n 表示。
（1）某种介质的折射率n 与光在该介质的传播速度v 、真空中的光速c 的关系式是：（2）折射率n 是反映介质光学性质的物理量。
n 越大，光线从真空（或空气）斜射入这种介质时，偏折的角度越大。
（3）因光在任何介质的传播速度v 总是小于真空中的光速c ，故任何介质的折射率n 肯定都大于1。
4．光疏介质和光密介质：不同介质的折射率一般不同，对两种介质来说，n 较大的介质称光密介质；n 较小的介质称光疏介质。
光从光密介质进入光疏介质，折射角大于入射角。
留意： ①光从一种介质进入另一介质时，频率不变，光速和波长都转变。
②同一介质对频率较大（速度较小）的色光的折射率较大。
③光的颜色由频率打算。
二、光的全反射5．全反射现象：当光从光密介质射向光疏介质，且入射角不小于临界角时，折射光线将消逝，这一现象叫做光的全反射现象。
6．全反射现象应用举例： 光导纤维、全反射棱镜等。
7．全反射的临界角：若光从介质（折射率为n ）射入空气（或真空）时，发生全反射的临界角C 可由如下公式求得：8．三棱镜的光学特性：光从棱镜的一个侧面入射而从另一侧面射出时，将向棱镜的底面偏折。
隔着棱镜看到物体的虚像比实际位置向顶角方向偏移。
选修3-4 2.1 光的折射、全反射
一足够大的水池内盛有某种透明液体，液体 的深度为H，在水池的底部中央放一点光源，其 中一条光线以30°入射角射到液体与空气的界 面上，它的反射光线与折射光线的夹角为105°， 如图2－1－8所示．求： (1)这种液体的折射率； (2)液体表面亮斑的面积．
图 2－1－8
解析
(1)由图知，入射角 θ1＝30° ，折射角 θ2＝45°
解析 酷热的夏天地面温度高，地面附近空气 的密度小，空气的折射率下小上大，远处车、 人反射的太阳光由光密介质射入光疏介质发生 全反射． 答案 D
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( )．
图 2－1－1
解析 作出白光的折射光路图，可看出，白光从 AB 射入玻 璃后， 由于紫光偏折大， 从而到达另一侧面 AC 时的入射角较大， 1 且因紫光折射率大，sin C＝ ，因而其全反射的临界角最小，故随 n 着入射角 i 的减小，进行入玻璃后的各色光中紫光首先发生全反 射，且不从 AC 面射出，后依次是靛、蓝、绿、黄、橙、红，逐 渐发生全反射而不从 AC 面射出．
答案 B
5．如图2－1－3所示，雨后太阳光入射到水滴 中发生色散而形成彩虹．设水滴是球形的，图 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、蓝光和红光 B．紫光、蓝光、黄光和红光 C．红光、蓝光、黄光和紫光 D．红光、黄光、蓝光和紫光
答案 60°
发出白光的细线光源ab长度为l0，竖直放置， 上端a恰好在水面以下，如图2－1－6所示．现 考虑线光源ab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( )． A．l1<l2<l0 B．l1>l2>l0 C．l2>l1>l0 D．l2<l1<l0
2015届高考物理一轮基础知识课件第3节《光的折射》《全反射》(人教通用版选修3-4)
图3－2
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
解析：由几何关系可推理得入射角 θ1＝60°，折射角 θ2＝30°， 由 n＝ssiinn θθ12＝ 3，A 对；由 sin C＝n1，临界角 C＞30°，故在 F 点不发生全反射，B 错；由 n＝vc＝λλ0知光进入棱镜波长变 小，C 对；F 点出射的光束与 BC 边的夹角为 30°，不与入射 光线平行，D 错。 答案：AC
第3节
光的折射 全反射
光的折射 折射率
[记一记] 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。 (2)表达式：ssiinn θθ12＝n12，式中 n12 是比例常数。 图3－1 (3)光的折射现象中，光路是 可逆 的。
图3－3 原理：利用光的全反射 。
2．光的色散
(1)定义：含有多种颜色的光被分解为单
色光的现象叫做光的色散，如图3－4所 示，光谱中 红光 在最上端， 紫光 在最下端，
中间是橙、黄、绿、青、蓝等色光。
图3－4
(2)白光的组成：光的色散现象说明白光是 复色 光，是由红、
橙、黄、绿、青、蓝、紫 7 种单色光组成的。
考点三 光的色散 各种色光的比较 颜色 频率ν 同一介质中的折射率 同一介质中速度 波长 临界角 通过棱镜的偏折角
红橙黄绿青蓝紫 低―→高 小―→大 大―→小 大―→小 大―→小 小―→大
[例3] 实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n
高中物理第四章光的折射第3节光的全反射教案教科版选修3_4
第四章光的折射三、光的全反射教学目标1、理解光密介质、光疏介质的概念及全反射现象；掌握临界角的概念和全反射条件；了解全反射的应用。
2、用实验的方法，通过讨论、分析过程，用准确的语言归纳全反射现象；培养学生创新精神和实践能力。
3、启发学生积极思维，锻炼学生的语言表达能力。
4、培养学生学习物理的兴趣，进行科学态度、科学方法教育。
重点难点重点：临界角的概念及全反射条件难点：全反射现象的应用设计思想本节课的教学设计体现了新课程理念，以培养和发展能力为着眼点，以掌握物理研究方法和物理思维方法为依据。
本节主要知识内容是全反射现象和全反射条件。
灵活运用推理假设，实验验证，分析归纳，比较等方法教学，使学生在获得知识的同时，也获得了掌握这些知识的方法。
通过师生的双边活动，充分调动学生的积极性，使学生主动地和教师、教材、同学进行信息交流，形成了一种和谐、积极参与的教学气氛。
教学资源《光的全反射》多媒体课件教学设计【课堂引入】问题：将光亮铁球出示给学生看，在阳光下很刺眼，将光亮铁球夹在试管夹上，放在点燃蜡烛上熏黑，将试管夹和铁球置于烛焰的内焰进行熏制，一定要全部熏黑，再让学生观察．然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，现象发生了，放在水中的铁球变得比在阳光下更亮．好奇的学生误认为是水泡掉了铁球上黑色物，当老师把试管夹从水中取出时，发现熏黑的铁球依然如故，再将其再放入水中时，出现的现象和前述一样，学生大惑不解，让学生带着这个疑问开始学习新的知识——全反射现象。
【课堂学习】学习活动一：全反射现象问题1：什么是光密介质和光疏介质？不同折射率的介质相比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质。
举例说明光密介质和光疏介质是相对的。
问题2：什么是全反射现象？演示实验：激光束射向半玻璃砖，观察反射、折射现象。
设疑：如果入射角变大，反射光线和折射光线可能怎么变化呢？学生猜想：①反射光，折射光全部消失。
②反射光消失，只有折射光线。
全反射
第一种是以常规模型为背景，如：平行玻璃板， 三棱镜、玻璃砖等。
第二种是以实际生活材料为情景，考查折射率， 全反射等基本规律的应用。
如何对生活中的光学现象 建构物理模型？
几何光学部分的物理模型：
（1）点光源 （2）均匀介质（光在同一均匀介质中沿着直线传播） （3）空气当成真空处理； （4）光的反射、光的折射、全反射
物理人教版选修3-4高二第十三章 第2节 第3课时
生活中的光的折射和全反射
学习回顾
1、 基础知识
（1）光的反射定律、折射定律和全反射
（2）折射率： n
c v
sin 1 sin 2
1
sin C
2 、基本技能 ——作几何光路图 3 、基本方法 ——几何计算求折射率等
几何光学高考命题规律
（1）以几何光学中的光的折射率和光的全反射为 重点进行考查。 （2）考查形式有两种：
A
B
D
C
井底直径
分析指导： （1）建构物理模型 （2）画光路图
链接高考： 2012 全国课标2 34（2）
一玻璃立方体中心有一点状光源，今在立方 体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出 的光线只经过一次折射不能透出立方体。已知该 玻璃的折射率为 ，求镀膜的面积与立方体表 面积之比的最小值。
谢谢您的聆听！
观察实验现象，总结光的传播规律
1、光在传播时θ1、θ2的大小同步变化。 2、光从光密介质斜射向光疏介质，当入射角θ2<C时，能射入，
反射光折射光同在；θ2≥C时，全反射。 3、光从光疏介质斜射向光密介质，不可能全反射。
且 入射角θ1=90°时，折射角 θ2=C 。 4、利用光的折射，可以改变观察者的视野。 （例如：观察者从光密介质看光疏介质中的景物，视角大于观察角。
人教版高中物理选修3-4课件反射和折射
一、光的反射
1.光的反射：光从第1种介质射到它与第2种介质的界 面时，一部分光返回到第1种介质的现象。
法线
A
入射光线 入射角 反射角
B
反射光线
2.光的反射定律
平面镜
O
（1）反射光线、入射光线和法线在同一平面上
（2）反射光线和入射光线分居法线两侧 （3）反射角和入射角相等
光 路 可 逆
空 气
水
光由空气射入玻璃时入射 角θ1和出射角θ2的数值表:
1
入射角
折射角
θ 1/θ
2
sinθ 1/sinθ
2
50
6.70
1.49
1.49
探究：
2 3
入射角和折射角有什 么定量关系呢？
4
5
100 150 200
300 400
10.10 13.40 16.70
19.60 25.20
1.49 1.49 1.50
介质 空气 折射率 1.00028 水 1.33 酒精 1.36 金刚石 2.42
应用1：
应用1：
人在水上看到物体的像， 比实际物体位置偏上， 感觉水比较浅。
应用2：
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, 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
i=?
空气
界面
r=?
玻璃
2、实验器材： 玻璃砖、白纸、大头针若干、铅笔、直尺、 量角器
3、实验过程：
（1）铺纸、画线aa'及 AO、放砖、画线bb'； （2）插针、挡住画线 ＣＤ及ＯＯ' （３）量角计算
人教版高中物理选修3-4光的折射与全反射归纳小结.docx
高中物理学习材料桑水制作光的折射与全反射归纳小结武功县普集高中范裕子郭随弟光的折射与全反射问题是高考的重点与难点，也是每年高考的必考内容，是几何光学部分的主考方向。
命题形式主要是基础知识，基本概念的考察与应用。
如长方体玻璃砖、球形或半球形玻璃柱折射问题或在液体中的视深问题以及视野范围问题，对于全反射临界角问题，一般渗透在折射问题中，并结合棱镜考查，题型以选择题为主，也可以通过计算题形式进行考查。
能够正确的解三角形是运算能力的要求。
2010年高考中，这些问题都有涉及：例如全国卷1第20题，平面镜的反射成像，能够正确转化为三角形求解；全国卷2第20题，平行玻璃砖的折射综合；新课标卷第33题，物理—选修3-4，折射率的计算；北京卷第14题，折射率，频率基本概念。
山东卷第37题，物理—选修3-4，全反射的应用；重庆卷第20题，四分之一圆形玻璃柱的折射与全反射问题；福建卷第19题(1)用“插针法”测定玻璃的折射率。
1.（全国卷2）20.频率不同的两束单色光1和2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是A单色光1的波长小于单色光2的波长B在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2 的传播速度C单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D 单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角答案：AD解析：由折射光路知，1光线的折射率大，频率大，波长小，在介质中的传播速度小，产生全反射的临界角小，AD对，B错。
sinsininr=，在玻璃种传播的距离为cosdlr=，传播速度为cvn=，所以光的传播事件为sin2sinsin cos sin2l d i d itv c r r c r===，1光线的折射角小，所经历的时间长，C错误。
2．如图所示为安全门上的观察孔，直径ab为4cm，门的厚度ac为3.464cm．为了扩大向外观察的范围，将孔中完全嵌入折射率为3的玻璃．求（1）嵌入玻璃后向外观察视野的最大张角；（2）当视野扩大到180°时，嵌入玻璃的折射率．解析：（1）向外观察的张角最大时，在cd 的中点e 点观察，b 为入射点，be 为折射线，求出i 即可。
高中物理选修34光学部分光的折射及光的全反射
高中物理选修34光学部分光的折射及光的全反射光既具有波动性，又具有粒子性；光是一种电磁波。
阳光能够照亮水中的鱼和水草，同时我们也能通过水面看到烈日的倒影；这讲明光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光被反射回到空气中。
一样讲来，光从一种介质射到它和另种分界面时，一部分光又回到这种介质中的现象叫做光的反射；而斜着射向界面的光进入第二种介质的现象，叫做光的折射。
1.光的反射定律：实验讲明：光的反射遵循以下规律a 、 反射光线和入射光线、界面的法线在同一平面内，反射光线和入射光线分不们于法线的两侧。
b 、 反射角等于入射角。
〔i=i‘〕 在反射现象中，光路是可逆的。
折射定律 1.2.sin i c 3.n sin r v ⎧⎫⎪⎪⎪⎪⎨⎬⎪⎪⎪⎪==⎩⎭三线共面分居两侧 全反射i C 1sin c n →≥⎧⎫⎪⎪⎨⎬=⎪⎪⎩⎭1.条件：光密光疏；2.临界角： 棱镜对光的作用⎧⎫⎨⎬⎩⎭单色光：向底边偏折复色光：色散 平行玻璃板：使光线折射侧移 光的折射 光的折射 光学 光的波动2.光的折射定律：入射光线和法线的夹角i叫做入射角；折射光线和法线的夹角r叫做折射角；反射光线和法线的夹角i‘叫做反射角。
光的折射定律可如此表示：a、折射光线跟入射光线和界面的法线在同一平面内，折射光线和入射光线分不们位于法线的两侧。
b、入射角的正弦跟折射角的正弦之比是一个常量，即：sini/sinr=n在折射现象中，光路也是可逆的。
3.折射率：由折射定律可知：光从一种介质射入另一种介质时，尽管折射角的大小随着入射角的大小在变化，然而两个角的正弦之比是个常量，关于水、玻璃等各种介质差不多上如此，然而，关于不同介质，比值n的大小并不相同，例如，光从空气射入水时那个比值为1.33，从空气射入一般玻璃时，比值约为1.5。
因此，常量n是一个能够反映介质的光学性质的物理量，我们把它叫做介质折射率。
光在不同介质中的传播速度不同〔介质n越大，光传播速度越小〕。
高中物理 选修3-4 光的反射、折射和全反射 知识点总结 题型总结 方法总结
高中物理选修3-4光的反射、折射和全反射题型1（光的反射定律）光的反射定律：（1）三线共面反射光线在入射光线和法线所决定的平面内；（因果关系要注意）（2）法线居中反射光线跟入射光线分别位于法线的两侧；（3）两角相等反射角等于入射角（因果关系）1、保持入射光线方向不变，将平面镜绕着过入射点且垂直于入射光线和法线决定的平面的轴旋转角，则（B）A. 反射光线也转过角B. 反射光线转过角C. 入射角增大角D. 反射光线与入射光线的夹角增大角2、如图所示，点光源S到平面镜M的距离为d。
光屏AB与平面镜的初始位置平行。
当平面镜M绕垂直于纸面过中心O的转轴以的角速度逆时针匀速转过30°时，垂直射向平面镜的光线SO在光屏上的光斑P的即时速度大小为8d。
3、2018年1月31日，天空中上演了一场万众瞩目、被称为“超级满月、蓝月亮、红月亮”的月全食大戏，这次月全食历时近5小时。
嘴精彩之处是在发生月全食阶段月亮呈现红色，下列有关月食的说法，其中正确的是（ADE）A. 当地球处于太阳和月亮中间时才会出现月食现象B. 当月亮处于太阳和地球中间时才会出现月食现象C. 月食可能是太阳光经月亮反射到地球大气层时发生全反射形成的D. 出现月食现象，是因为月亮处于地球的“影子”中E. “红月亮”是太阳光中的红光经地球大气层折射到月球时形成的4、如图所示，用激光控制液面高度仪器的原理是：一束激光AO以固定的入射角i照射到液面上，反射光OB射到水平放置的光屏上，屏上用光电管将光信号转变成电信号，电信号输入控制系统就可以控制液面的高度。
如果发现光屏上的光点在屏上由B点向左移动了的距离到点，则可判定（C）A. 液面上升，上升的距离为B. 液面下降，下降的距离为C. 液面上升，上升的距离为D. 液面下降，下降的距离为5、如图所示，a、b、c三条光线会聚于S点，若在S点前任意位置放一平面镜，则（C）A. 三条反射光线可能交于一点，也可能不交于一点B. 三条反射光线一定不会交于一点C. 三条反射光线一定会交于镜前一点D. 三条反射光线的反向延长线一定交于镜后一点6、两平面镜M1与M2互成角，如图所示，入射光线AB射到M1上后发生第一次反射，在M2上发生第二次反射。
高中物理-创新设计选修3-4 基础课3光的折射、全反射
基础课3光的折射全反射知识排查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)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；入射角的正弦值与折射角的正弦值成正比。
(2)表达式：sin θ1sin θ2＝n12，式中n12是比例常数。
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，说明光从真空射入到该介质时偏折角大，反之偏折角小。
(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)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1.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＝1n。
介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。
2.光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射(如图2)。
图2小题速练1.思考判断(1)光从空气射入玻璃时，只要入射角足够大可能发生全反射。
()(2)在水中，蓝光的传播速度大于红光的传播速度。
()(3)在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里。
()(4)光纤通信利用了全反射的原理。
()(5)晚上，在池水中同一深度的两点光源分别发出红光和蓝光，蓝光光源看起来浅一些。
()答案(1)×(2)×(3)√(4)√(5)√2.(2018·陕西渭南二模)(多选)a、b两种单色光组成的光束从玻璃进入空气时，其折射光束如图3所示，则关于a、b两束光的说法正确的是()图3A.玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率B.增大入射角时，a光首先发生全反射C.a光的频率大于b光的频率D.在真空中a光的波长大于b光的波长E.分别用这两束光照射双缝干涉实验装置，在光屏上都能出现干涉条纹，a光的相邻条纹间距大于b光的相邻条纹间距解析a光的偏折程度小于b光，所以玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，增大入射角，b光首先发生全反射，选项A正确，B错误；折射率大，频率大，所以a光的频率小于b光的频率，选项C错误；根据c＝λf知，a光的波长长，再由Δx＝ldλ，a光的相邻条纹间距大于b光的相邻条纹间距，选项D、E正确。
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第I卷（选择题）请点击修改第I卷的文字说明评卷人得分一、选择题（题型注释）1.（单选）如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。
此玻璃的折射率为（）A. 2B. 1.5C. 3D. 22.如图所示是一种折射率3n的棱镜。
现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB面上，入射角的大小i＝60°，求：（1）光在棱镜中传播的速率；（2）画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路图，要求写出简要的分析过程。
3.（多选）一束光从空气射向折射率n=2的某种玻璃的表面，则下列说法正确的是:（）A．当入射角大于450时会发生全反射B．无论入射角多大，折射角都不会超过450C．入射角为450时，折射角为300D．当入射角为arctan2时，反射光线跟折射光线恰好垂直第II卷（非选择题）请点击修改第II卷的文字说明评卷人得分二、填空题（题型注释）4.直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB 面的夹角α= 60°．已知这种玻璃的折射率n =2，则：①这条光线在AB面上的的入射角为；②图中光线ab （填“能”或“不能”）从AC面折射出去．5.如图所示，一个用透明材料制成的截面为直角三角形的三棱镜ABC．现在有一束单色光从空气中以θ=45°的入射角自直角边AB射入，折射时的偏转角为15°，然后光线射到AC 面而刚好发生了全反射，则这种透明材料的折射率为________，全反射的临界角为_________，角∠A=________.6.如图所示，用某种透光物制成的直角三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像__________________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3________，P4________.记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°.则该透光物质的折射率n＝________，并在图中画出正确完整的光路图．评卷人得分三、实验题（题型注释）评卷人得分四、计算题（题型注释）7.如图所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为1.4，画出这束光进入棱镜后的光路图（要求必须有计算步骤）8.知光线自空气射入甲介质中，入射角为60°，折射角为30°；光线从乙介质射入空气，入射角为45°，折射角为60°，求：（1）甲、乙两种介质的折射率之比n甲∶n乙；（2）光在甲、乙两种介质中的光速之比v甲∶v乙9.如图所示，真空中有一个半径为R，折射率为n＝2的透明玻璃球．一束光沿与直径成θ0＝45°角的方向从P点射入玻璃球，并从Q点射出，求光线在玻璃球中的传播时间．10.如图所示，真空中有一个半径为R，折射率为n＝2的透明玻璃球．一束光沿与直径成θ0＝45°角的方向从P点射入玻璃球，并从Q点射出，求光线在玻璃球中的传播时间．11.一棱镜的截面为直角三角形ABC ，∠A=30o ，斜边AB=a 。
棱镜材料的折射率为2=n 。
在此截面所在的平面内，一条光线以45o 的入射角从AC 边的中点M 射入棱镜(如图所示)。
画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。
12.如图所示，是一透明的圆柱体的横截面，半径R=2 cm ，折射率n=3。
真空中一束光线沿平行于直径AB 的方向从D 点射人圆柱体，折射光线恰好通过B 点。
真空中光速c=3．0×108 m/s ，求：①光在圆柱体中的传播速度v0。
②入射点D 与AB 间的距离d 。
13.如图所示，为某种透明介质的截面图，△AOC 为等腰直角三角形，BC 为半径R=12cm 的四分之一圆弧，AB 与水平屏幕MN 垂直并接触于A 点．由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心O ，在AB 分界面上的入射角i=45°，结果在水平屏幕MN 上出现两个亮斑．已知该介质对红光和紫光的折射率分别为3321=n ，22=n ．①判断在AM 和AN 两处产生亮斑的颜色；②求两个亮斑间的距离．14.图示为半径3的半球形介质截面，O 为圆心，相互平行的单色光a 和b 从不同位置进入介质．光线a在O点恰好发生全反射。
光线b的入射角为α=15°．入射点为M，出射点为N．求：（光的速度c=3.0×108m/s）①介质的折射率。
②光线b从M传播到N的时间。
（结果保留两位有效数字）15.有一顶角为直角的玻璃砖，放在空气中，一光束斜射入玻璃砖的一个侧面，如图所示，然后投射到它的另一个侧面．若该玻璃砖全反射临界角为42°，问：①这束光线能否从另一侧面射出？并说明理由②若光线能从侧面射出，玻璃砖折射率应满足何条件？16.如图所示，直角三棱镜的折射率n＝3，∠A＝30°。
一束与OB面成30°角的光线射向OB面，从AB面上的C点射出。
若不考虑光在OB面上的反射，求能从C点射向空气的光的方向。
17.如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知∠A＝60°，∠C＝90°，一束极细的光于AC 的中点D垂直AC面入射，AD＝a，棱镜的折射率为n＝2，求：①求此玻璃的临界角；②光从棱镜第一次射入空气时的折射角；③光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间(设光在真空中的传播速度为c)。
18.一半径为R 的1/4球体放置在水平面上，球体由折射率为3的透明材料制成。
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2/3R 。
求出射角 。
19.如图所示，一个半径为R 的14透明圆柱体放置在水平面上，一束蓝光从A 点沿水平方向射入圆柱体后经B 点射出，最后射到水平面上的C 点。
已知OA ＝R 2，该圆柱体对蓝光的折射率为3，则：①它从圆柱面射出时的出射角β为多大？②若换用一束红光同样从A 点射向该圆柱体，则它从圆柱体射出后在水平面上形成的光点在C 点的哪侧？20.图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L ，折射率为n ，AB 代表端面。
已知光在真空中的传播速度为c.（1）为使光线能从玻璃丝的AB 端面传播到另一端面，求光线在端面AB 上的入射角应满足的条件；（2）求光线从玻璃丝的AB 端面传播到另一端面所用的最长时间。
21.一棱镜的截面为直角三角形ABC ，∠A=30o ，斜边AB ＝a 。
棱镜材料的折射率为n。
在此截面所在的平面内，一条光线以45o的入射角从AC边的中点M射入棱镜2射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。
（13分）22.（2）（10分）如图所示，半圆玻璃砖的半径R=10cm，折射率为n=3，直径AB与屏幕垂直并接触于B点．激光a以入射角i=30°射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现）画出如图光路图23.如图是一个透明圆柱介质的横截面，B、C为圆上两点。
一束单色光沿AB方向入射，从c点射出，已知∠ABO＝∠BOC = 1200 ，真空中光速 c = 3×108m/s 。
求：①光在介质中的折射率n②光在介质中传播速度v24.如图所示，玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成．一束频率为5.3×1014 Hz的单色细光束从AD面入射，在棱镜中的折射光线如图中ab所示，ab与AD面的夹角α＝60°.已知光在真空中的速度c＝3×108 m/s，玻璃的折射率n＝1.5，求：(1)这束入射光线的入射角多大？(2)光在棱镜中的波长是多大？(3)该束光线第一次从CD面出射时的折射角．(结果可用三角函数表示)25.半径为R的玻璃半圆柱体,横截面如图所示,圆心为O,两条平行单色红光沿截面射向圆柱面,方向与底面垂直光线①的入射点A为圆柱面的顶点,光线②的入射点为B,∠AOB=60°,已知该玻璃对红光的折射率n=3求：(1)求两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离d；(2)若入射的是单色蓝光,则距离d比上面求得的结果是大是小?26.如图所示,直角三棱镜ABC的折射率为3,棱镜的角B为300,今有一束平行于BC边从斜边D点入射的单色光，在BC上某点E发生全反射后,从AC边上F点射出.已知BC边的长度为23d,BD的长度为d,光在真空中的传播速度为C.要求:作出光在三棱镜中的光路图;求发生全反射的点E与B点的距离;求光在三棱镜中传播的时间.27.如图所示，等腰直角三角形ABC为一个三棱镜的截面，折射率为n（n>1.5），直角边AB的长为a．一束很细的单色光从AB中点垂直入射，光在真空中的传播速度为c．①在图上画出该光束在棱镜中的光路图；②求该单色光通过三棱镜的时间为多少？评卷人得分五、简答题（题型注释）评卷人得分六、作图题（题型注释）28.如图所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为1.4，画出这束光进入棱镜后的光路图（要求必须有计算步骤）评卷人得分七、辨析题（题型注释）评卷人得分八、估算题（题型注释）评卷人得分九、判断题（题型注释）评卷人得分十、证明题（题型注释）试卷答案1.C据题意，由于岀射光线和入射光线平行，则光线AB和光线BC关于法线B0对称，则法线与岀射光线和入射光线平行，所以∠ABO=30°，则折射角r=∠OAB=30°，据折射定律有：n=sin60°/sin30°=3，所以C选项正确。
2.3.BCD4.①45°(2分) ②不能5.6.让P2的像挡住(1分) 挡住P1、P2的像(1分)挡住P3以及P1、P2的像(1分) 2(2分) 见解析图(2分)7.8.9.设光线在玻璃球中的折射角为θ，由折射定律得sinθ0/sinθ＝n＝2解得：θ＝30°3R由几何知识可知光线在玻璃球中路径的长度为 L＝2Rcosθ＝光在玻璃的速度为 v＝c/n＝2/2 c光线在玻璃球中的传播时间 t＝L/v＝6R /c.10.设光线在玻璃球中的折射角为θ，由折射定律得sinθ0/sinθ＝n＝2解得：θ＝30°3R由几何知识可知光线在玻璃球中路径的长度为 L＝2Rcosθ＝光在玻璃的速度为 v＝c/n＝2/2 c光线在玻璃球中的传播时间 t＝L/v＝6R /c.11.光路图如图所示（2分）设折射光线与AB 的交点为D 设入射角为i ，折射角为r ，由折射定律得：sin sin in r =（1分）解得030r = （1分）由几何关系可知，在D 点的入射角060θ= （1分）设全发射的临界角为c θ，则1sin c n θ=（1分）解得045c θ=（1分）因此，光在D 点全反射。