人教版高中物理选修3-4光的折射与全反射归纳小结

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。

疱丁巧解牛知识·巧学一、全反射现象1.光疏介质和光密介质任何介质的绝对折射率都大于1，折射率越大，光在其中传播的速度就越小，两种介质相比较，折射率较大的介质叫光密介质，折射率较小的介质叫光疏介质. 要点提示 光若从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角.深化升华 同一种介质，到底是光密介质还是光疏介质是不确定的.例如玻璃相对水而言是光密介质，而相对金刚石而言是光疏介质.不能盲目地说哪一种介质就是光疏介质，哪一种介质就是光密介质.光疏介质、光密介质是对确定的两种介质而言的，任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判定谁是光疏介质或光密介质.辨析比较 光疏介质和光密介质的比较2.绝对折射率和相对折射率 （1）定义：光从介质1射入介质2时，入射角i 与折射角r 的正弦之比叫做介质2对介质1的相对折射率，通常用n 21表示.若介质1是真空，则介质2相对真空的折射率是该介质的绝对折射率，通常用n 表示.（2）规律：n 21=r i sin sin =21v v =c v c v //21=211/1n n =12n n ,n 12=21n n ，故n 12=121n ,n 1v 1=n 2v 2,n 1sini=n 2sinr. 学法一得 本书中以后所得到的折射率都是指绝对折射率，所研究的折射问题都是光在真空（或空气）中与其他介质中的传播.3.全反射光由光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角，当入射角增大到一定程度时，折射角会增大到90°，此时折射光将怎样传播呢？实验证明，当折射角达到90°时，折射光全部消失，入射光全部被反射回原介质；当入射角再增大时，入射光仍被界面全部反射回原介质，这种现象叫做全反射.（1）临界角的定义：折射角为90°时的入射角称为全反射临界角，简称临界角，用C 表示.学法一得 光从光密介质射向光疏介质时，只要入射角大于临界角，一定会发生全反射现象.深化升华 一般情况下，光由一种介质到达另一种介质时，光既有反射又有折射，即光的能量有一部分反射回原介质中，而另一部分则进入其他介质中，发生全反射时，光的能量全部反射回原介质中.（2）临界角C 的表示式：由折射定律知，光由某介质射向真空（或空气）时，若刚好发生全反射，则n=C sin 90sin =C sin 1,所以sinC=n1. （3）对“海市蜃楼”的解释：由于空气中大气的折射和全反射，会在空中出现“海市蜃楼”.在海面平静的日子，站在海滨，有时可以看到远处的空中出现了高楼耸立、山峦重叠等景象，这种景象的出现是有原因的.当大气层比较平静时，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小，海面上空气的温度比空中低，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小，海面上空气的温度比空中低，空气的折射率下层比上层大.我们可以粗略地把空中的大气分成许多水平的空气层，如图13-7-2所示，下层的折射率较大.远处的景物发出的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较低的上一层的入射角越来越大，当光线的入射角大到临界角时，就会发生全反射现象，光线就会从高空的空气层中通过空气的折射逐渐返回折射率较低的下一层，在地面附近的观察者就可以观察到由空中射来的光线形成的虚像.这就是海市蜃楼的景象.如图13-7-3所示.图13-7-2图13-7-34.光纤通信全反射现象在通信中有重要的作用，光导纤维之所以能传光、传像，就是利用了光的全反射现象，光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1—100 μm左右.如图13-7-4所示，它是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，光由一端进入，在两层的界面上经多次全反射，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图象，如图把许多（上万根）光导纤维合成一束，并使两端的纤维按严格相同的次序排列，就可以传输图象.。

人教版高中物理选修3—4第十三章知识点总结 第十三章 光一、几何光学：1、光的直线传播：2、光的反射：3、光的折射：1）介质的折射率：（1）定义：光从真空射入某种介质时，入射角正弦与折射角正弦的比值称为这种介质的折射率21sin sin θθ=n （2）与光在介质中的速度的关系：CV n = 2）光的折射定律：①折射光线与入射光线在同一平面内②折射光线与入射光线分居界面法线的两侧③入射角正弦与折射角正弦的关系为光从真空进入介质：n =21sin sin θθ 光从介质进入真空：n 1sin sin 21=θθ 3）测定玻璃的折射率：4、全反射：（1）含义：光射到两种介质的界面上全部返回原介质而无折射的现象（2）发生全反射的条件： ①光从光密介质射向光疏介质②入射角大于等于临界角（1）光密介质与光疏介质：两种介质相比，折射率大的介质称为光密介质；折射率小的介质称为光疏介质（4）临界角： ①含义：折射角为90○时对应的入射角②计算公式：nC 1sin =（从介质射向真空）（5）光从光密介质射向光疏介质时的其他情况：入射角增大折射角增大，折射光的强度变小（6）全反射的应用→光导纤维：※：光导纤维的应用：医学上的内窥镜，光纤通信5、白光经过棱镜的色散（1）产生的原因：不同色光在同一介质中的传播速度不同（2）说明的问题：白光是一种复色光（3）不同色光折射率、光速、频率、波长的比较：二、光的波动性：1、光的干涉：1）双缝干涉：（1）P 点到两光源的路程差：d Lx =∆ （2）相邻亮条纹或相邻暗条纹间隔：λd L x =∆ （3）干涉图样： ①单色光干涉：等宽的明暗相间和条纹②白光干涉：条纹是彩色的2）薄膜干涉：（1）两反射光的路程差：d 2=∆（2）白光干涉：彩色图样（3）应用： ①增透膜：厚度为4/λ②检查平面：（4）光的干涉说明的问题：光是一种波2、光的衍射：1）明显衍射的条件：光的波长与孔、缝、障碍物的尺寸相差不多2）几种衍射：（1）光通过小孔的衍射（2）光通过狭缝的衍射（3）泊松亮斑（4）衍射光栅：狭缝数多→衍射条纹宽度变小，亮度增加（5）衍射说明的问题：光是一种波3、光的偏振：1）光的偏振现象：2）偏振光：在垂直光的传播方向上只有某个特定方向振动的光3）反射现象中的偏振：4）光的偏振说明的问题：光是一种横波三、激光的特性及应用：（1）相干性好：应用于传递信息（光纤通信）（2）平行度好：精确测距（激光雷达）、读光盘（3）亮度高：切割、焊接（医学上的“光刀”、“焊接”视网膜）、引起核聚变。

讲义1、一束光在空气与水的交界面处要发生全反射，条件是()A．光由空气射入水中，入射角足够大B．光由空气射入水中，入射角足够小C．光由水中射入空气，入射角足够大D．光由水中射入空气，入射角足够小、【答案】：C2、（10分）在一个半径为r的圆形轻木塞中心插一大头针，然后把它倒放在液体中，调节大头针插入的深度，当针头在水面下深度为d时，观察者不论在液面上方何处，都刚好看不到液体下方的大头针.求液体的折射率.【答案】：（10分）在一个半径为r的圆形轻木塞中心插一大头针，然后把它倒放在液体中，调节大头针插入的深度，当针头在水面下深度为d时，观察者不论在液面上方何处，都刚好看不到液体下方的大头针.求液体的折射率.3、（2013宁夏银川一中一模）(2)（9分）如图所示，ABC是三棱镜的一个截面，其折射率为n=1.5。

现有一细束平行于截面的光线沿MN方向射到棱镜的AB面上的N点，AN=NB=2 cm，入射角的大小为i，且sin i=0.75。

已知真空中的光速c=3．0×108m/s，求：①光在棱镜中传播的速率；②此束光进入棱镜后从棱镜射出的方向和位置。

（不考虑AB面的反射）【答案】：（9分）解析：①光在棱镜中传播的速率v=c/n=2.0×108m/s；②设此束光从AB面射入棱镜后的折射角为r，由折射定律，n=sini/sinr，解得r=30°。

显然光线从AB射入棱镜后的折射光线NP平行于底边AC，由图中几何关系可得，光线Ma的位置。

即出射点在AB边上离A点8如果入射光线在法线的左侧，光路图如图2所示。

设折射光线与AB的交点为D。

由几何关系可知，在D点的入射角θ=60④θ，则设全发射的临界角为c1sin c nθ=⑤由⑤和已知条件得45c θ=⑥因此，光在D 点全反射。

设此光线的出射点为E，由几何关系得∠DEB=09058m ／根据n ＝sin θ1sin θ2（1分）得sin θ1＝n sin θ2＝1.5×sin30°＝0.75，θ1＝arcsin0.75（1分）②根据n ＝c v ，得v ＝c n ＝3×1081.5m/s ＝2×108m/s （2分）根据v ＝λf ，得λ＝f v ＝2×1085.3×1014m≈3.77×10-7m （1分）6、(7分)22.折射率为3的玻璃球，被一束光线照射，若入射角i=600求：①画出光路图②入射点处反射光线与折射光线的夹角；③光线从球射入空气时的折射角多大？的平行紫光垂直射向一半径也为R为，不考虑光的干涉和衍射，试问：②若将题干中紫光改为白光，在屏幕8r ，t ，AA.为9垂直并接触于A 点。

物理选修3－4 U5光的折射题型归纳题型一：关于视深的计算与判断知识点1.视深是人眼看透明物质内部某物点时像点离界面的距离。

在中学阶段，一般都是沿着界面的法线方向去观察，在计算时，由于入射角很小，折射角也很小，故有sini/sinr≈tani/tanr≈i/r，这是在视深问题中经常用到的关系式。

2.当沿竖直方向看水中物体时，“视深”是实际深度的1/n，n是水的折射率。

例题1.河中有条小鱼，某时刻小鱼的实际深度为H，一人从水面正上方往水中看，他感觉到小鱼的深度为多大？设水的折射率为n。

变式1：在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体（）A.比实际所处的位置高B.比实际所处的位置低C.跟实际所处的位置一样高D.以上三种情况都有可能解析：水中的潜水员看岸边上的物体时，感觉比物体所处的实际位置高，h'=nH。

故选A。

变式2：空中有一只小鸟，距水面3m，其正下方距水面4m深处的水中有一条鱼。

已知水的折射率为4/3，则鸟看水中的鱼离它m，鱼看天上的鸟离它m。

解析：变式3：下列说法正确的是（）A.岸上的人看到水中的鱼比鱼的实际位置浅B.水中的鱼看到岸上的人比人的实际位置高C.地面上的人晚上看到天上的星星比星星的实际位置低D.地面上的人早上看到刚从地平线上升起的太阳比太阳的实际位置高解析：由光的折射定律分析即得到正确答案：ABD变式4：如图所示，把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，且让半球的凸面向上，从正上方（对B来说是最高点）竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的文字，下面的观察记录正确的是A．看到A中的字比B中的字高B．看到B中的字比A中的字高C．看到A、B中的字一样高D．看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高解析：通过立方体观察像比物体高，通过球体现察物像重合，如图所示。

AD2.井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井（水面在井口之下），两井底部都各有一只青蛙，则A．枯井中青蛙觉得天比较小，水井中青蛙看到井外的范围比较大B．枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较小C．枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较大D．两只青蛙觉得井一样大，水井中青蛙看到井外的范围比较大解析：根据光的直线传播作出青蛙在枯井中的视野范围，如图（a）当井里灌满水后，光线照到镜面会发生折射现象，由于光是从空气射向水，所以入射角大于折射角，因此井底之蛙看到的视野范围比没水时会看到更大；变化的大致范围如图中两条入射光线之间的阴影区域所示，如图（b ） 故选A ． 即水井中的青蛙觉得井口大些，晴天的晚上，水井中的青蛙能看到更多的星星。

高中物理选修3-4知识点
光的全反射光导纤维
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
1 sin 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
1。

选 修3—4一、知识网络周期：gLT π2=机械振动简谐运动物理量：振幅、周期、频率 运动规律简谐运动图象阻尼振动受力特点回复力：F= - kx弹簧振子：F= - kx 单摆：x L mgF -= 受迫振动 共振 波的叠加 干涉 衍射 多普勒效应 特性 实例声波，超声波及其应用机械波形成和传播特点 类型横波 纵波 描述方法 波的图象 波的公式：vT =λx=vt电磁波电磁波的发现：麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场→预言电磁波的存在赫兹证实电磁波的存在电磁振荡：周期性变化的电场能与磁场能周期性变化，周期和频率 电磁波的发射和接收电磁波与信息化社会：电视、雷达等电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、x 射线、ν射线相对论简介相对论的诞生：伽利略相对性原理狭义相对论的两个基本假设：狭义相对性原理；光速不变原理 时间和空间的相对性：“同时”的相对性长度的相对性：20)(1cv l l -=时间间隔的相对性：2)(1cv t -∆=∆τ相对论的时空观狭义相对论的其他结论：相对论速度变换公式：21cv u v u u '+'=相对论质量： 20)(1cv m m -=质能方程2mc E=广义相对论简介：广义相对性原理；等效原理 广义相对论的几个结论：物质的引力使光线弯曲引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别二、考点解析 考点80 简谐运动 简谐运动的表达式和图象 要求：I1）如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。

简谐运动的回复力：即F = – kx 注意：其中x 都是相对平衡位置的位移。

区分：某一位置的位移（相对平衡位置）和某一过程的位移（相对起点） ⑴回复力始终指向平衡位置，始终与位移方向相反⑵“k ”对一般的简谐运动，k 只是一个比例系数，而不能理解为劲度系数 ⑶F 回＝－kx 是证明物体是否做简谐运动的依据 2）简谐运动的表达式： “x = A sin (ωt ＋φ)”3）简谐运动的图象：描述振子离开平衡位置的位移随时间遵从正弦（余弦）函数的规律变化的，要求能将图象与恰当的模型对应分析。

高中物理选修34知识点总结及讲义高中物理选修34知识点总结及讲义一、知识点总结1、光的折射和反射：理解光的折射和反射的基本原理，包括入射角、折射角、反射角等概念。

掌握斯涅尔定律的应用，了解透明介质和不透明介质的折射率。

2、光的波动性和粒子性：掌握光的波动性和粒子性的基本概念，了解光的双重性质。

理解波长和频率的关系，掌握光速不变原理。

3、光学仪器：了解各种光学仪器的原理和使用方法，如凸透镜、凹透镜、显微镜、望远镜等。

4、光的干涉和衍射：掌握光的干涉和衍射的基本原理，了解干涉和衍射的产生条件。

理解波动叠加的概念，掌握干涉和衍射的实验应用。

5、光的偏振：理解光的偏振现象和偏振原理，掌握偏振片的原理和使用方法。

了解偏振的应用，如3D电影技术。

二、讲义1、光的折射和反射（1）光的折射：当光从一种介质射向另一种介质时，光的传播方向会发生改变，这种现象称为光的折射。

折射角是由折射定律定义的，入射角和折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。

（2）光的反射：当光遇到介质表面时，一部分光会被反射回去，这种现象称为光的反射。

反射角是由反射定律定义的，入射角和反射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。

（3）应用案例分析：潜水镜、光纤通信等。

2、光的波动性和粒子性（1）光的波动性：光是一种波，具有波动性。

波长和频率是描述光波的两个基本物理量。

光速是光波传播的速度，光速不变原理是指在真空中光速是一个恒定值，与观察者的运动状态无关。

（2）光的粒子性：光不仅具有波动性，还具有粒子性。

光子是光的基本粒子，其能量与频率成正比，与波长成反比。

光在传播过程中表现为波动性，但在与物质相互作用时表现为粒子性。

（3）应用案例分析：光电效应、激光等。

3、光学仪器（1）凸透镜：凸透镜是一种常见的光学仪器，具有汇聚光线的作用。

平行于主轴的光线经过凸透镜后会汇聚于一点，这个点称为焦点。

焦距是凸透镜的一个基本参数，它表示光线从凸透镜到焦点的距离。

（2）凹透镜：凹透镜也是一种常见的光学仪器，具有发散光线的作用。

第四章 光的折射章末总结一、光的折射定律、全反射规律的应用光的折射和全反射的问题主要有作光路图、折射率的计算、全反射判断、色散及相关计算.在分析解题时，要注意确定临界角，判断是否会发生全反射.(1)折射问题的计算：根据折射定律及相应规律，作出光路图；运用有关公式或几何关系进行相应计算.(2)用折射定律解释光现象：先画出光路图，正确找出入射角和折射角的大小关系，然后再根据实际情况分析讨论.(3)全反射问题：在解释全反射现象或运用全反射原理求解有关实际问题时，首先要注意确定临界角，判断是否满足全反射条件，再根据相关规律及几何关系进行判断或计算. 例1 如图1所示，内径为R 、外径为R ′＝2R 的环状玻璃砖的圆心为O ，折射率为n ＝ 2.一束平行于对称轴O ′O 的光线由A 点进入玻璃砖，到达B 点(未标出)刚好发生全反射.求：图1(1)玻璃砖的临界角；(2)A 点处光线的入射角和折射角. 答案 (1)45° (2)45° 30°解析 (1)由题给条件画出光路图，如图所示，因在B 点刚好发生全反射，则sin C ＝1n ＝22得C ＝45°(2)在△AOB 中，OA ＝2R ，OB ＝R ，由正弦定理得sin (180°－C )2R ＝sin r R 得sin r ＝12，r ＝30°，由sin isin r＝n ，得i ＝45°. 二、介质折射率的测定测折射率常见的方法有成像法、插针法及全反射法，不管哪种方法其实质相同，由折射定律n ＝sin isin r知，只要确定了入射角及折射角，即可测出介质的折射率. 例2 学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图2所示，在一圆盘上，过其圆心O 作两条互相垂直的直径BC 、EF ，在半径OA 上，垂直盘面插下两枚大头针P 1、P 2，并保持P 1、P 2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中，而且总保持液面与直径BC 相平，EF 作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P 1、P 2的像，并在圆周上插上大头针P 3，使P 3正好挡住P 1、P 2的像，同学们通过计算，预先在圆周EC 部分刻好了折射率的值，这样只要根据P 3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：图2(1)若∠AOF ＝30°，OP 3与OC 的夹角为30°，则P 3处所对应的折射率的值为__________. (2)图中P 3、P 4两位置哪一处所对应的折射率的值大？__________________________. (3)作AO 的延长线交圆周于K ，K 处所对应的折射率的值应为________. 答案 (1) 3 (2)P 4 (3)1 解析 (1)根据折射定律n ＝sin isin r，题中i ＝∠EOP 3＝60°，r ＝∠AOF ＝30°，所以n ＝s in 60°sin 30°＝ 3.(2)题图中P 4所对应的空气中光线与法线夹角大于P 3所对应的空气中光线与法线夹角，所以P 4所对应的折射率的值大.(3)因A 、O 、K 在一条直线上，入射角等于折射角，所以K 处所对应的折射率的值应为1. 三、光的波速、折射率与频率的综合应用1.白光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成，七种色光的特性差异可以用下表表示出来.2.光的颜色由光源的频率决定，与介质无关，与波长无关，波速由介质和光的频率共同决定. 例3 如图3所示，两束单色光a 、b 射向水面A 点，经折射后组成一束复色光，则( )图3A.a 光在水中的速度小于b 光在水中的速度B.以水下S 点为光源向水面发射此复色光，a 光更容易发生全反射C.a 光的波长小于b 光的波长D.若在水下相同深度处，点光源分别发出a 、b 单色光，在水面上看到a 光照亮的面积更大 答案 D解析 由光路图和折射定律可知水对a 光的折射率小于对b 光的折射率，由v ＝c n可知，在水中a 光的速度比b 光的速度大，故A 错误；根据sin C ＝1n，知a 光的临界角大，b 光的临界角小，以水下S 点为光源向水面发射此复色光，b 光更容易发生全反射，故B 错误；根据折射率与频率的关系，a 光频率小于b 光频率，a 光波长大于b 光的波长，故C 错误； 若在水下相同深度处，点光源分别发出a 、b 单色光，因a 光的临界角大，在水面上看到a 光照亮的面积更大，选项D 正确.针对训练 直线P 1P 2过均匀玻璃球球心O ，细光束a 、b 平行且关于P 1P 2对称，由空气射入玻璃球的光路如图4，a 、b 光相比( )图4A.玻璃对a 光的折射率较小B.玻璃对a 光的临界角较小C.b 光在玻璃球中的传播速度较大D.b 光在玻璃球中的传播时间较短 答案 A解析 由题图知，光线通过玻璃砖后，b 光的偏折角大，则玻璃对b 光的折射率较大，对a 光的折射率较小，故A 正确；因为a 光的折射率较小，根据sin C ＝1n知，玻璃对a 光的临界角较大，故B 错误；因为b 光的折射率较大，根据v ＝c n知，b 光在玻璃中的传播速度较小，故C 错误；b 光在玻璃球中通过的路程较大，传播速度较小，由t ＝s v知，b 光在玻璃球中的传播时间较长，故D 错误.。

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知识点总结：第十三章光（人教版）这一章内容比较多，重要的是光的几种特性，包括：折射、干涉、衍射、偏振和光的全反射。

本章的难点在于光的折射中有关折射率的问题，用双缝干涉测量光波的波长，以及光的全反射的有关计算问题。

理解性的内容主要有：光的色散，光的偏振等知识点。

考试的要求：Ⅰ、对所学知识要知道其含义，并能在有关的问题中识别并直接运用，相当于课程标准中的“了解”和“认识”。

Ⅱ、能够理解所学知识的确切含义以及和其他知识的联系，能够解释，在实际问题的分析、综合、推理、和判断等过程中加以运用，相当于课程标准的“理解”，“应用”。

要求Ⅰ：折射率、全反射、光导纤维、光的干涉、光的衍射、光的偏振以及色散等内容。

要求Ⅱ：光的折射定律、折射定律的运用、折射率的有关计算等有关的知识内容。

知识网络：内容详解：一、光的折射：反射定律：反射光线和入射光线以及法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。

折射定律：折射光线和入射光线以及法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。

在光的折射中光路是可逆的。

折射率：光从真空射入某介质时，入射角的正弦和折射角的正弦之比，称为折射率,用字母n表示。

测定玻璃的折射率：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O′O，量出入射角和折射角的度数。

根据公式：n=sinθ sinφ计算出玻璃的折射率。

对折射率的理解：介质折射率的大小取决于介质本身及入射光的频率，不同介质的折射率不同，与入射角、折射角的大小无关。

当光从真空射入介质中时，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但是正弦值之比是一个常数。

不同的介质，入射角的正弦跟折射角的正弦之比也是一个常数，但不同的介质具有不同的常数，说明常数反映着介质的光学特性。

介质的折射率跟光的传播速度有关，由于光在真空中的传播速度大于光在其他任何介质中的传播速度，所以任何介质的折射率都大于光从真空射入任何介质。

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。

章末总结一、光的折射和全反射光的折射和全反射的问题主要有作光路图、折射率的计算、全反射判断、色散及相关计算．在分析解题时，要注意确定临界角，判断是否会发生全反射．(1)折射问题的计算：根据折射定律及相应规律，作出光路图；运用有关公式或几何关系进行相应计算．(2)用折射定律解释光现象：先画出光路图，正确找出入射角和折射角的大小关系，然后再根据实际情况分析讨论．(3)全反射问题：在解释全反射现象或运用全反射原理求解有关实际问题时，首先要注意确定临界角，判断是否满足全反射条件，再根据相关规律及几何关系进行判断或计算．例1如图1所示是一透明的折射率为n＝3的圆柱体，其半径R＝20 cm，O点为圆心，AB为其中的一直径，今有一束平行光沿平行于AB 方向射向圆柱体，已知真空中光速为c＝3.0×108 m/s.图1(1)求光在圆柱体中的传播速度；(2)假如在该平行光中有一光线经圆柱体折射后刚好到达B 点，则该光线在圆柱体中的传播时间为多少？答案 (1)3×108 m/s (2)2×10－9 s解析 (1)光在该圆柱体中的传播速度为v ＝c n ＝3×108 m/s. (2)假设光线PC 经折射后经过B 点，光路图如图所示．假设入射角为α，折射角为β，则由折射定律有n ＝sin αsin β＝3 又由几何关系有α＝2β解得α＝60°，β＝30°则BC ＝2R cos β＝3R ＝35m 所以t ＝BC v ＝2×10－9 s.二、介质折射率的测定测折射率常见的方法有成像法、插针法及全反射法，不管哪种方法其实质相同，由折射定律n ＝sin θ1sin θ2知，只要确定出入射角及折射角，即可测出介质的折射率． 例2 学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图2所示，在一圆盘上，过其圆心O 作两条互相垂直的直径BC 、EF ，在半径OA 上，垂直盘面插下两枚大头针P 1、P 2，并保持P 1、P 2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中，而且总保持液面与直径BC 相平，EF 作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P 1、P 2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像，同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：图2(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为__________．(2)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率的值大？答：________________________________________________________________________. (3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率的值应为________．答案(1)3(2)P4(3)1解析(1)根据折射定律n＝sin θ1sin θ2，题中θ1＝∠EOP3＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝sin 60°sin 30°＝ 3.(2)题图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角，所以P4对应的折射率的值大．(3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处对应的折射率的值应为1.针对训练1某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行．正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图3所示．(1)此玻璃的折射率计算式为n＝________(用图中的θ1、θ2表示)；(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．图3答案 (1)cos θ1cos θ2或sin (90°－θ1)sin (90°－θ2)(2)大 解析 (1)据题意可知入射角为(90°－θ1)，折射角为(90°－θ2)，则玻璃的折射率为n ＝sin (90°－θ1)sin (90°－θ2)＝cos θ1cos θ2；(2)玻璃砖越宽，光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定，测量结果越准确，故应选用宽度大的玻璃砖来测量．三、光的干涉1．产生干涉的条件：两列频率相同、相位差恒定、振动情况相同的光．2．产生亮、暗条纹的条件：当Δr ＝kλ时出现亮条纹；当Δr ＝(2k ＋1)λ2时出现暗条纹(其中k ＝0,1,2,3……)．相邻亮(或暗)条纹间距：Δx ＝l dλ. 3．干涉图样特点：单色光照射时为间距相同的明暗相间的条纹，白光照射时为彩色条纹．4．薄膜干涉：(1)薄膜干涉中的条纹是从薄膜前、后两个表面反射的光在光源一侧干涉形成的．(2)同一条纹对应薄膜厚度相同，所以用竖直肥皂薄膜做实验，条纹为横条纹．例3如图4所示为双缝干涉实验，甲图为用黄光照射时的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹；乙图为换用另一种单色光照射的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹，两次实验中双缝间距和双缝到屏的距离相等，以下说法正确的是()图4 A．乙图可能是用红光照射，表明红光波长较长B．乙图可能是用蓝光照射，表明蓝光波长较长C．乙图可能是用蓝光照射，表明蓝光波长较短D．乙图可能是用红光照射，表明红光波长较短答案C解析由题图知甲图中条纹间距大，由Δx＝ldλ可知，在l和d相同的情况下，Δx大，则λ大；Δx小，则λ小，所以乙图中所用单色光波长较短，因蓝光比黄光波长短，故选项C正确．四、光的颜色与光的色散1．不同色光的波长和频率不同：由红光到紫光，波长逐渐减小，频率逐渐变大．2．同一种介质对不同色光的折射率不同，红光的折射率最小，紫光的折射率最大．3．对于同一个双缝干涉装置，不同色光产生的条纹间距不同，红光的条纹间距最大，紫光的条纹间距最小．例4如图5，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方．一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带，a、b是其中的两单色光．若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失．下面说法正确的是()图5A ．紫光最先消失B ．红光最先消失C ．a 光在玻璃中的传播速度小于b 光在玻璃中的传播速度D ．通过同一双缝发生干涉，a 光相邻条纹间距小于b 光相邻条纹间距答案 A解析 玻璃对紫光的折射率最大，由sin C ＝1n可知，紫光发生全反射的临界角最小，故紫光最先消失，选项A 对，B 错；由题图可知，玻璃对a 光的折射率比对b 光的折射率小，由n ＝c v 得v ＝c n，故a 光在玻璃中的传播速度大于b 光在玻璃中的传播速度，选项C 错；由题图可知，玻璃对a 光的偏折程度较小，故a 光波长较长，若通过同一双缝发生干涉，a 光相邻条纹间距大于b 光相邻条纹间距，选项D 错．针对训练2 (多选)如图6所示是半圆形玻璃砖的横截面，AB 为直径，O 点为圆心．在该平面内有a 、b 两束单色光从空气垂直于AB 射入玻璃砖，两入射点到O 点的距离相等．两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则a 、b 两束光( )图6A．在同种均匀介质中传播，a光的传播速度大B．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角大C．从同一介质以相同的入射角射向空气，若a光不能进入空气，则b光也不能进入空气D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大答案ACD解析由于两束光的入射点到O点的距离相等，因此它们在半圆边界上的入射角相同，由于b光发生全反射，而a光能够折射，说明b光的全反射临界角小于a光的全反射临界角，由n ＝1可知，b光在介质中的折射率大于a光的折射率，b光的频率比a光的频率高，由v sin C可知，在同种介质中a光的传播速度大，A项正确；以相同的入射角从空气斜射入水中，＝cnb光的折射程度大，折射角小，B项错误；由于b光全反射临界角小，所以C项正确；通过同一双缝干涉装置，频率低的单色光波长长，干涉条纹间距大，D项正确．。