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光的折射 全反射1、理解和掌屋射定律及应用。
2、理解和掌握全反射定律及应用。
考点一 折射定律的理解与应用1．折射定律(1)内容：如图所示，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：sin θ1sin θ2＝n . (3)在光的折射现象中，光路是可逆的． 2．折射率(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．(2)定义式：n＝sinθ1 sinθ2.(3)计算公式：n＝cv，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1.(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角．3．折射率的理解(1)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．(2)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．(3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小．(4)公式n＝sinθ1sinθ2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．[例题1]（2024•广东模拟）图甲为太阳光穿过转动的六角形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙为太阳光穿过六角形冰晶的过程，a、b是其中两种单色光的光路，则在冰晶中（）A．a的折射率比b的大B．a的频率比b的大C．a的传播速度比b的小D．a的波长比b的大[例题2]（2024•柳州模拟）如图所示为一圆柱形玻璃砖的截面，O为圆心，AB为一条直径，光线a、b均从C点射入，光线a平行于AB，光线b与光线a的夹角α＝15°，两条光线的折射光线均经过B点，θ＝60°，则光线a、b在玻璃砖中传播的时间之比为（）A ．√63B ．√62C ．√22D ．√32[例题3] （2024•绍兴二模）如图所示一束宽度为a 的平行单色光，从折射率为n 的介质1进入到折射率为n 2的介质2中，单色光宽度变为b （b ＞a ），已知单色光入射点A 、B 两点距离为c ，下列说法正确的是（ ）A ．n 1n 2=baB ．n 1n 2=√c 2−b 2c 2−a 2C ．单色光在介质1的频率小于在介质2的频率D ．单色光在介质1的波长小于在介质2的波长考点二 全反射现象的理解与应用1．定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将消失，只剩下反射光线的现象．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．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．[例题4] （2024•广东二模）如图所示，正方形ABCD 为一个立方体冰块的截面，一束从Q 点射出的单色光经M 点射入该冰面内，入射角为θ，但具体角度值无法测量，光线在AB 边上的N 点射出，QM 连线的延长线与AB 边交于P 点，已知MP 和MN 的长度，根据以上信息（ ）A ．不能求得冰块折射率B ．光线进入冰块中传播时频率变小C ．减少θ角，光线在AB 边可能会发生全反射D ．无论怎么改变θ角，光线在AB 边都不可能会发生全反射[例题5] （2024•新泰市校级一模）如图所示，半圆形玻璃砖OEFG 的半径为R ，O 为圆心，M 为直径上的一点，F 为半圆的顶点，让一细激光束从M 点沿纸面射入，当θ＝0°时，光线恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当θ＝60°时，光线从玻璃砖圆形表面的顶点F 射出，且射出的光线与从M 点入射的光线平行。
2018版高考物理一轮总复习第16章光第1讲光的折射、全反射编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018版高考物理一轮总复习第16章光第1讲光的折射、全反射）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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第1讲光的折射、全反射时间:45分钟满分：100分一、选择题（本题共10小题，每小题6分,共60分。
其中1～6为单选，7～10为多选)1．[2016·南充模拟]如图所示，MN是空气与某种液体的分界面,一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中,当入射角是45°时，折射角为30°。
以下说法正确的是( )A．反射光线与折射光线的夹角为120°B．该液体对红光的折射率为错误!C．该液体对红光的全反射临界角为45°D．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角也是30°答案C解析根据反射定律得到反射角为45°，由几何知识得，反射光线与折射光线的夹角是105°，故A错误。
由折射率公式n＝错误!，得n＝错误!＝错误!,故B错误.由临界角公式sin C ＝错误!，得sin C＝错误!,则C＝45°，故C正确。
根据折射定律得知，紫光的折射率大于红光的折射率，则紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角小于30°.故D错误。
2．［2016·四川第一次大联考]如图所示是一个透明圆柱体的横截面，一束单色光平行于直径AB射向圆柱体，光线经过折射后恰能射到B点.已知入射光线到直径AB的距离为32R，R是圆柱体的半径。
第1讲光的折射、全反射板块一主干梳理·夯实基础【知识点1】光的折射定律Ⅱ折射率Ⅰ1．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。
(2)表达式：sinθ1sinθ2＝n12,式中n12是比例常数。
(3)在光的折射现象中,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的比,叫做这种介质的绝对折射率,简称折射率,用符号n表示。
(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)定义式：n＝sinθ1sinθ2,不能说n与sinθ1成正比、与sinθ2成反比,对于确定的某种介质而言,入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定。
(4)光在不同介质中的速度不同；某种介质的折射率,等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比,即n＝cv,因v<c,故任何介质的折射率总大于(填“大于”或“小于”)1。
(5)相对折射率：光从介质1射入介质2时,入射角θ1与折射角θ2的正弦之比叫做介质2对介质1的相对折射率。
4．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。
某种介质相对其他不同介质可能是光密介质,也可能是光疏介质。
【知识点2】全反射、光导纤维Ⅰ1．全反射(1)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。
(2)现象：折射光完全消失,只剩下反射光。
(3)临界角：折射角等于90°时的入射角,用C表示,sin C＝1 n。
(4)应用：①光导纤维；②全反射棱镜。
2．光的色散(1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。
(2)色散规律：白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光组成的,折射率依次减小,红光的最小,紫光的最大,当一束白光入射到棱镜界面时,七种色光以相同的入射角射到棱镜界面,各种色光的折射角不同,红光偏折得最小,紫光偏折得最大；当它们从另一个界面射出时,仍然是紫光的偏折最大,红光的偏折最小。
(3)光的色散现象说明①白光为复色光；②同一介质对不同色光的折射率不同,频率越大的色光折射率越大；③不同色光在同一介质中的传播速度不同,波长越短,波速越慢。
【知识点3】实验：用插针法测定玻璃的折射率1．实验原理如图所示,用插针法确定入射角和折射角,根据n＝sinθ1sinθ2计算玻璃折射率。
2．实验器材两侧面平行的玻璃砖、白纸、木板、大头针、量角器、刻度尺、铅笔。
3．实验步骤(1)把白纸用图钉钉在木板上。
(2)用刻度尺在纸面上作一条直线aa′,过aa′上一点O作垂直于aa′的线段NN′,再过O点作一条线段AO,并使∠NOA即θ1适当大些。
(3)在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2,并使间距适当大些,在白纸上沿直线aa′放上被测玻璃砖。
(4)沿玻璃砖的另一个侧面再作一条直线bb′。
(5)在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地插一枚大头针P3,使P3恰好能同时挡住aa′一侧所插的大头针P2、P1的像。
接着,在玻璃砖的bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4,使P4能挡住P3本身以及P1、P2的像。
(6)标记下P1、P2、P3、P4的位置,移去玻璃砖,拔去大头针,过P3、P4作一条直线O′B,交bb′于O′点,连接OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线,折射角为θ2。
(7)用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小,记入表格内。
(8)用上述方法分别测出入射角是15°、30°、45°、60°和75°时的折射角,查出入射角和折射角的正弦值,记入表格里。
算出各不同入射角时sin isin r的值,求出它们的平均值,就是这块玻璃的折射率。
4．注意事项(1)实验时,将大头针尽可能竖直地插在纸板上,并且使P1和P2之间、P3与P4之间距离适当大一些,这样可以减小确定光路方向时出现的误差。
(2)入射角θ1应适当大一些,以减小测量角度的误差,但入射角不宜太大,太大会导致反射光太强、折射光太弱,不易确定P3、P4的位置。
(3)在操作时,手不能触摸玻璃砖的光洁光学面,更不能把玻璃砖当尺子画界线。
(4)在实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。
板块二考点细研·悟法培优考点1 折射定律及折射率的应用[拓展延伸]1．对折射率的理解(1)公式n＝sinθ1sinθ2中,不论是光从真空射入介质,还是从介质射入真空,θ1都是指真空中的光线与法线间的夹角,θ2都是指介质中的光线与法线间的夹角。
(2)折射率由介质本身性质和入射光频率共同决定,与入射角的大小无关。
(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)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、波长可能不同,但频率相同。
2.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制例1如图,一束单色光射入一半径为0.1 m的玻璃球体,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。
求：(1)此玻璃的折射率；(2)光在玻璃球内的传播时间。
如何确定玻璃球体内的折射光线和反射光线？提示：由于折射回到空气中时与入射光线平行,出射的光路与入射的光路具有对称性,根据对称性可确定玻璃球体内的折射光线和反射光线。
(2)如何求光在玻璃球体内的传播时间？提示：由n＝sinθ1sinθ2求折射率,再根据n＝cv求光在玻璃球体内的传播速度v,由几何关系求出光在玻璃球体内传播的距离,再由t＝sv求时间。
尝试解答(1)3(2)2×10－9 s。
(1)作出该束光在玻璃球体内的光路图,A、C是折射点,B是反射点,OD 平行于入射光线,由几何知识得∠AOD＝∠COD＝60°,则由几何关系得∠OAB＝30°。
折射角θ2＝∠OAB＝30°, 入射角θ1＝60°所以折射率为n＝sinθ1sinθ2＝sin60°sin30°＝3。
(2)光在玻璃球内的传播速度v＝cn＝3×1083m/s＝3×108 m/s光在玻璃球内传播的距离s＝4OA cos30°＝4×0.1×32m＝35m故光在玻璃球内的传播时间t＝sv＝353×108s＝2×10－9 s。
总结升华光的折射问题的规范求解(1)一般解题步骤①根据题意作出光路图,注意准确作出法线。
对于球形玻璃砖,法线是入射点与球心的连线,如例1。
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。
(2)应注意的问题①入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角。
②应用公式n＝sinθ1sinθ2时,要准确确定哪个角是θ1,哪个角是θ2。
③在折射现象中,光路是可逆的。
[跟踪训练]一束复色光由空气射向玻璃,发生折射而分成a、b两束单色光,其传播方向如图所示。
设玻璃对a、b的折射率分别为n a和n b,a、b在玻璃中的传播速度分别为v a和v b,则()A．n a＝n b B．n a<n b C．v a＝v b D．v a<v b答案 D解析由折射定律n＝sinθ1sinθ2可知,当θ1一定时,θ2越大,折射率越小,偏折程度越小,θ2越小；折射率越大,偏折程度越大。
a光的偏折程度比b光的偏折程度大,所以a的折射率大,即n a>n b,A、B错误。
由n＝c v可知,折射率大的光在玻璃中的传播速度小,所以v a<v b,C错误,D正确。
考点2 光的折射、全反射的综合应用[拓展延伸]1．发生全反射的条件(1)光必须从光密介质进入光疏介质；(2)入射角必须大于或等于临界角。
2．全反射的理解(1)如果光从光疏介质进入光密介质,则无论入射角多大,都不会发生全反射现象。
(2)光的全反射遵循光的反射定律,光路是可逆的。
(3)当光射到两种介质的界面上时,往往同时发生光的折射和反射现象,但在全反射现象中,只发生反射,不发生折射。
当折射角等于90°时,实际上已经没有折射光了。
(4)全反射现象从能量角度的理解：当光由光密介质射向光疏介质时,在入射角逐渐增大的过程中,反射光的能量逐渐增强,折射光的能量逐渐减弱,当入射角等于临界角时,折射光的能量减弱为零,这时就发生了全反射。
3．全反射的有关现象海水浪花呈白色、玻璃或水中的气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、海市蜃楼、钻石的光彩夺目、水下的灯不能照亮整个水面等。
4．全反射的应用(1)全反射棱镜(2)光导纤维①结构：简称光纤,是一种透明的玻璃纤维丝,直径在几微米到一百微米之间,由内芯和外套两层组成,内芯的折射率大于外套的折射率,即内芯是光密介质,外套是光疏介质。
②原理：光在光纤的内芯中传播,每次射到内芯和外套的界面上时,入射角都大于临界角,从而发生全反射。
例2如图所示,ABCD是一直角梯形棱镜的横截面,位于截面所在平面内的一束光从O点垂直AD边射入。
已知棱镜的折射率n＝2,AB ＝BC＝8 cm,OA＝2 cm,∠OAB＝60°。
(1)求光第一次射出棱镜时,出射光的方向。
(2)第一次的出射点距C________cm。
如何求发生全反射时的临界角C?提示：根据sin C ＝1n ,即可求得临界角C 。
(2)如何判定光在AB 边是否发生全反射？提示：由光路图和已知∠A ＝60°,确定光在AB 界面时的入射角,如果入射角大于或等于临界角C ,则发生全反射,否则既有折射又有反射。
尝试解答 (1)与CD 边夹角45°斜向左下方 (2)433。
(1)设发生全反射的临界角为C ,由折射定律得sin C ＝1n ,代入数据得C＝45°。
光路图如图所示,由几何关系可知光在AB 边和BC 边的入射角均为60°,均发生全反射。
设光在CD 边的入射角为α,折射角为β,由几何关系得α＝30°,小于临界角,光第一次射出棱镜是在CD 边,由折射定律得n ＝sin βsin α,代入数据得β＝45°。
(2)由于AO ＝2 cm,∠OAB ＝60°可得AE ＝4 cm,BE ＝4 cm,△EBF 为等腰三角形,故BF ＝4 cm,FC ＝4 cm 。
因为α＝30°,则出射点跟C的距离d＝FC·tan30°＝433cm。
总结升华解答全反射类问题的技巧解答全反射类问题时,要抓住发生全反射的两个条件：一、光必须从光密介质射入光疏介质；二、入射角大于或等于临界角。
