高三物理一轮复习 3 光的折射、全反射课件(选修3-4)

(3)折射率和光速的关系： 折射率与光在介质中传播的速度有关，当 c 为真空中光速， v 为介质中光速时：n＝vc. 式中 c＝__3_×__1_0_8m/s，n 为介质的折射率，总__大__于__1_，故 光在介质中的传播速度必__小__于___真空中的光速．
Байду номын сангаас
[练一练] 大气中空气层的密度是随着高度的增加而减小的从大气外 射来一束阳光，如下所示的四个图中，能粗略表示这束阳光射 到地面的路径的是( )
⑨
(2)设在 N 点的入射角为 i″，由几何关系得，i″＝60°
⑩
此三棱镜的全反射临界角满足 nsin θc＝1
⑪
由⑨⑩⑪式得 i″>θc. 此光线在 N 点发生全反射，三棱镜的 AC 边没有光线透出． 【答案】 (1) 3 (2)否，分析过程见解析
【名师点睛】 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和折射角． ③利用折射定律列方程．
选修3－4 波与相对论
第三单元 光的折射 全反射
[知识整合基础] 知识点一 光的折射 折射率
[填一填] 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． (3)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__之__比___，叫做这种介质的折射率．
sin θ1 (2)定义式：n＝_s_in__θ_2_.折射率由介质本身的光学性质和光 的_频__率___决定．
项目
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 通过平行玻璃 通过三棱镜的光 圆界面的法线是 作用 砖的光线不改 线经两次折射 过圆心的直线，经 变传播方向，但 后，出射光线向 过两次折射后向 要发生侧移 棱镜底面偏折 圆心偏折
(3)临界角：折射角等于 90°时的入射角，用 C 表示，sin C ＝n1.
(4)应用： ①_全__反__射__棱镜． ②光导纤维，如图所示．
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． (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．
【答案】 ABC
[热点考向剖析] 考向一 对折射率、折射定律的理解及应用 1．对折射率的理解 (1)公式 n＝ssiinn θθ12中，不论是光从真空射入介质，还是从介 质射入真空，θ1 总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2 总是介 质中的光线与法线间的夹角． (2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．
类别 平行玻璃砖
项目
三棱镜
圆柱体(球)
应用
测定玻璃的折
改变光的传播方
射率
全反射棱镜，改变 向
光的传播方向
典例1 (2013·全国新课标卷)如图，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边的P点射入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点 射出．若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等．
(1)求三棱镜的折射率； (2)在三棱镜的 AC 边是否有光线透出？写出分析过程．(不 考虑多次反射)
【解题引路】 (1)根据反射对称确定光路图； (2)根据几何角度关系确定折射角； (3)由 n＝ssiinn θθ12确定折射率． 【尝试解题】 ________
【解析】 (1)光路图如图所示，图中N点为光线在AC边 发生反射的入射点．设光线在P点的入射角为i、折射角为r， 在M点的入射角为r′、折射角依题意也为i，有
【解析】 光从光疏介质进入光密介质时，发生折射．折 射光线靠近法线，故B正确．
【答案】 B
知识点二 全反射 光导纤维
[填一填]
1．全反射
(1)条件： ①光从_光__密__介__质__射入__光__疏__介__质___． ②入射角_等__于__或__大__于__临界角． (2)现象：__折__射__光___完全消失，只剩下__反__射__光__．
[练一练] 已知介质对某单色光的临界角为 θ，则( ) A．该介质对此单色光的折射率等于sin1 θ B．此单色光在该介质中的传播速度等于 c·sin θ(c 为真空 中的光速) C．此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的 sin θ 倍 D．此单色光在该介质中的频率是真空中的sin1 θ
【解析】 介质对该单色光的临界角为 θ，它的折射率 n ＝sin1 θ，A 项正确；此单色光在介质中的传播速度和波长分别 为 v＝nc＝csin θ，B 正确；λ＝vν＝c·cs/iλn0θ＝λ0sin θ，所以 λ∶λ0 ＝sin θ∶1，故 C 项正确；而光的频率是由光源决定的，与介 质无关，故 D 项错误．
i＝60°
①
由折射定律有
sin i＝nsin r
②
nsin r′＝sin i
③
由②③式得 r＝r′
④
OO′为过 M 点的法线，∠C 为直角，OO′∥AC
由几何关系有∠MNC＝r′
⑤
由反射定律可知，∠PNA＝∠MNC
⑥
联立④⑤⑥式得，∠PNA＝r
⑦
由几何关系得，r＝30°.
⑧
联立①②⑧式得，n＝ 3.
(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)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．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制
类别 平行玻璃砖