物理选修3 4第十二章第1讲

分析： 数码相机是一种利用电子传感器把光学影像转换成 电子数据的照相机，不是利用光的全反射原理，（ 1）错 误；单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，频率不 变，波长变短，（ 2）错误；彩虹是因为阳光在水滴中折射 形成的，（ 3）错误；折射率的大小由介质本身和光的频率 共同决定，与入射角、折射角的大小无关，（ 4）错误；
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
类别 平行玻璃砖 项目
三棱镜 圆柱体（球）
应用
测定玻璃的折 射率
全反射棱镜， 改变光的传播 方向
改变光的传 播方向
(4) 应用近似法求解视深
一般瞳孔的线度 d=2～3 mm，因此i和r都非常小，如图所示，
则sini≈tani= a，sinr≈tanr= a 。
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，（ 5）错误；用分光镜观测光谱是利用不同色光折射 率不同从而产生色散现象，（ 6）正确；光导纤维传输信 号是利用光的全反射现象，（ 7）错误。
考点 1 折射定律的理解和应用
解题
【考点解读】
技巧
（1）折射定律描述折射现象中同一平面“三线与两角”的关
系，由 n ? sini 可知，入射角 i越大，折射角 r也越大，光线偏
sinr
折程度也越大。
(2)几何光学问题的解答思路： ①几何光路作图 a.定入射光线、入射点。 b.找界面、作法线 (若界面为曲面找其切面 )。 c.画入射角、折射角 (光线)。 ②根据折射定律、几何关系列式运算。
第十二章 光 学 第1讲 光的折射、全反射
知识点 1 光的折射定律 Ⅱ 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_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别位于法线的 _两__侧__；入射角的正弦与折 射角的正弦 _成__正__比__ 。
【解题探究】 （1）通过作图明确 _法__线__、_入__射__角__ ，据此作出反 射光线和折射光线。 （2）临界问题是光恰好发生 _全__反__射__ 。 【解析】 （1）光路图如图所示： （2）设折射角为 r，根据折射定 律 n ? si,n解r 得:r=60 °由几何
sini
知识得两个光斑 PQ 之间的距离： PQ ? PA ? AQ ? Rtan30??cmRtan60? ? 12 3
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 ,如图。 （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，就是说紫光偏折得更明显 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__ 。
（2）表达式：sin?1
sin? 2
=n12,式中n12是比例常数。
（3）在光的折射现象中，光路是 _可__逆__ 的。
知识点 2 折射率 Ⅰ 1.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）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。
(3)各种光具对光路的改变规律
类别 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
类别 平行玻璃砖 项目
三棱镜
圆柱体（球）
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
知识点 3 全反射 Ⅰ 光的色散现象 1.光的全反射 （1）现象：折射光完全消失，只剩下反射光。 （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。
1
（3）临界角：折射角等于 90°时的入射角， sinC＝__n_。 （4）应用：①全反射棱镜；②光导纤维。
(3)i增大的过程中，此光斑离 A最远时，恰好发生全反射， i=C
n
tanC
答案：（1）见解析 （2） 12cm3 （3）12.7 cm
【总结提升】 光的折射问题的规范求解 1. 一般解题步骤 （1）根据题意准确作出光路图，注意作准法线。 （2）利用数学知识找到入射角或折射角。 （3）利用折射定律列方程。 2. 应注意的问题 （1）根据折射定律和入射光线画出折射光线，找到入射角和 折射角，要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线 的夹角。
【思考辨析】 （1）数码相机是利用了光的全反射原理。 ( ) （2）单色光由空气射入玻璃，速度不变，波长变短。 ( ) （3）雨过天晴时 ,空中出现彩虹是阳光在水滴的表面上反射而 形成的。 ( ) （4）折射率的大小与入射角、折射角的大小有关。 ( ) （5）折射率大的介质就是光密介质。 ( ) （6）用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象。 ( ) （7）医用纤维式内窥镜是利用光的色散现象。 ( )
（3）定义式：n ? sin?1 。不能说 n与sinθ 1成正比、与sinθ 2
sin? 2
成反比。折射率由介质本身的光学性质和光的 _频__率__决定。
（4）计算公式：n ? c ，因v＜c,故任何介质的折射率总 _大__于__
v
（选填“大于”或“小于”） 1。
2.光密介质与光疏介质 （1）光密介质：折射率 _较__大__ 的介质。 （2）光疏介质：折射率 _较__小__ 的介质。 （3）光密介质和光疏介质是 _相__对__的__ 。同种介质相对不同介质 可能是光密介质，也可能是光疏介质。
h
h0
由折射定律 sini ? n ，得视深公式 h ? h0 ，
sinr
n
同理可得视高公式h′=nh 0。
【典例透析 1】如图所示，半圆玻 璃砖的半径 R=9 cm ，折射率为 n= 3， 直径AB与屏幕垂直并接触于 A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 上出现两个光斑。 （1）作出光路图（不考虑光沿原路返回）； （2）求两个光斑之间的距离； （3）改变入射角，使屏幕 MN上只剩一个光斑，求此光斑离 A点 的最长距离。