光的折射A级汇总

1、光的折射框架知识点1 光. 光的折射：当光从一种介质射入到另一种介质时，一部分光进入到后一种介质中去，并且改变了原来 的传播方向，这种现象叫做光的折射.折射(1)遵守折射定律：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两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比.即 外电=鼻2 , 以为入射角，也为折射角，门2为sin 士比例常数.(2)在折射现象中，光路是可逆的.(3)折射率：此从真空射入某介质发生折射的时候，入射角6空的正弦跟折射角 日介的正弦之比n,叫做这种介质的绝对折射率，即n =吧% .sin 二介某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在该介质中的传播

2、速度 v之比，即c n =一 .v光在不同介质中速度不同，但光在真空中的传播速度c总是大于光在其他介质中的传播速度V,故任何介质的折射率 n都大于1. 两种介质相比较，折射率较大的介质叫做光密介质，折射率较小的介质叫做光疏介质.视深问题的解决方法.人眼看透明物质内部某物点的像点离界面的距离.在中学阶段，一般都是沿着界面的法线方向去观察.这样，视深和实深之间存在简单的关系：h1包，其中n为介质的折射率，且要求从光疏向光密物质方向看.知识点2测定玻璃的折射率实验目的：测定玻璃的折射率.实验原理：用插针法确定光路，找出和入射线相应的折射线；用量角器测出入射角i和折射角r;根据折射定律计算出玻璃的折射

3、率n =s包sin r实验器材：玻璃砖、白纸三张、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔.实验步骤：把白纸用图钉钉在木板上.在白纸上画一条直线 aa作为界面，画一条线段 AO作为入射光线，并过 O点画出界面aa的法线NN,如图所示.把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟aa,对齐，并画出玻璃砖的另一个长边bb.在AO线段上竖直地插上两枚大头针P和P2 .在玻璃砖的bb 一侧竖直地插上大头针 E ,用眼睛观察调整视线，要使 P3能同时挡住R和P2的 像.同样地在玻璃砖的 bb, 一侧再竖直地才f上大头针 P4,使P4能挡住B本身和p与P2的像.记下P3和P4的位置，移去

4、玻璃砖和大头针，过P3和P4引直线OB与bb交于O点，连接O与O,_ _ J.一 J.一OO,就是玻璃砖内的折射光线的方向，入射角i=/AON ,折射角r=/OON .用量角器量出入射角i和折射角r的度数.从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入自己设计的表格里.用上面的方法分别求出入射角是30。，45。，60。时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据记在表格里.(11)算出不同入射角时包的值.比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实验中所测血 sin rsin r的平均值，这就是玻璃的折射率.重要注意事项：玻璃砖要厚.入射角应在30 口到60 口之间.大头针的间距应较大些

5、.玻璃砖的折射面要画准.大头针要插得竖直.误差及分析；入射光线、出射光线确定的准确性，要求入射侧、出射侧所插两枚大头针间距宜大点.测量入射角与折射角时的相对误差，故入射角不宜过小.入射角也不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱.知识点3全反射全反射：光从光密介质射入光疏介质，同时发生反射和折射，若使入射角逐渐增大，则折射光越来越 弱，入射光越来越强，当入射角增大到某一角度时，折射光完全消失，光线全部被反射回原介质，这 种现象称为全反射，这时的入射角称为临界角.发生全反射的条件：光线从光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于临界角.临界角：光从某种介质射向真空或空气时，发生全反射的临界角C与介质的

6、折射率n的关系为1sinC=-.容易看出，介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小. n在运用光的折射定律作光路图和解决实际问题时，要判断是否会发生全反射.光从光疏介质射向光密介质时不会发生全反射，光从光密介质射向光疏介质时，要根据入射角与临界角的大小关系判断能否发生全反射，只有确定未发生全反射的情况下，才能根据折射定律确定入射角或折射角.全反射棱镜：横截面是等腰直角三角形，在光学仪器里，常用来代替平面镜，改变光的传播方向.光导纤维（1）导光原理：光在内芯和外套的界面上发生全反射，光会在光导纤维内沿锯齿形的路线传播.y（2）光缆：一束光纤（光导纤维），外面用塑料及其他材料做的公弓区保护层包起来

7、，用于激光信号传输.知识点4三棱镜三棱镜：横截面为三角形的三棱柱透明体为三棱镜.棱镜对光线的作用让一束单色光从空气射向玻璃棱镜的一个侧面，经过两次折射而从另一侧面射出时，将向棱镜的底面方向偏折，如图所示. 两次折射后，后来的传播方向和原来传播方向间的夹角9即为偏折角.在入射角相同的情况下，偏折角度10跟棱镜材料的折射率有关，折射率越大，偏折角越大，偏折角9的大小还与入射角的大小有关. 光线通过三棱镜后向底面偏折，通过三棱镜看物体，看到的是物体的虚像，向棱镜的顶角方向偏移，如图所示.全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜，它在光学仪器里，常取代平面镜，使光线损失少，成像质量高.知识点5 光的色散

8、定义：白光通过三棱镜后，在光屏上形成一条彩色光带一一光谱，这就是光的色散，如图光谱中红光在最上端，紫光在最下端，中间是橙、黄、绿、 蓝、靛等色光.光的色散现象说明白光是复色光，是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 7种 单色光组成.光的色散现象反映，各种色光通过棱镜，红光偏折最小，紫光偏折最大，如图所示.4,同一种介质对不同光的折射率 n不同，对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大.c（1）由n=c可知，在同一种介质中，红光的光速最大，紫光的光速最小，但各种颜色的光在真空中 v光速都是3.00 乂 108m/s.一 ，1（2）由sinC =1可知，在同一种介质中，红光发生全反射的临界角最大，紫光的临

9、界角最小.n例题【例1】 两口大小和深度相同的井，一口是枯井，一口是水井（水面在井口之下），两井底都各有一只青蛙，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.两只青蛙觉得井口一样大，水井中青蛙看到井外的范围比较大【例2】一束红光与一束紫光以适当的入射角射向半圆形玻璃砖，其出射光线都是由圆心O点沿OP方向射出，如图所示，则（）AO是红光，它穿过玻璃砖所需的时间短AO是紫光，它穿过玻璃砖所需的时间长BO是红光，它穿过玻璃砖所需的时间长BO是紫光，它穿过玻璃砖

10、所需的时间短【例3】 如图所示，截面为 ABC的玻璃直角三棱镜放置在空气中，宽度均为d的紫、红两束光垂直照射三棱镜的一个直角边AB ,在三棱镜的另一侧放置一平行于AB边的光屏，屏的距离远近可调， 在屏上出现紫、红两条光带, 可能是（）A.紫色光带在上，红色光带在下，紫色光带较宽B.紫色光带在下，红色光带在上，紫色光带较宽C.红色光带在上，紫色光带在下，红色光带较宽D.红色光带在下，紫色光带在上，红色光带较宽【例4】 如图所示，用三块完全相同的两面平行玻璃组成一等边三角形.由红光和蓝光组成的一细光束以If平行底面BC从AB面射入，由AC面射出，则从 AC面射出的光（）A,分成两束，上边为蓝光，下

11、边为红光B,分成两束，上边为红光，下边为蓝光C.仍为一束，并与底面 BC平行D.仍为一束，并向底面 BC偏折【例5】 如图所示，水盆中盛有一定深度的水，盆底处水平放置一个平面镜，平行的红光束和蓝光束斜射入水中，经平面镜反射后，从水面射出并分别投射到屏MN上两点，则有（）【例6】A.从水面射出的两束光彼此平行，红光投射点靠近M端B.从水面射出的两束光彼此平行，蓝光投射点靠近M端C.从水面射出的两束光彼此不平行，红光投射点靠近M端D.从水面射出的两束光彼此不平行，蓝光投射点靠近M端一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角日射入，穿过玻璃砖自下表面射出.已知该玻璃对红光的折射率为

12、1.5.设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2,则在e从0逐渐增大至90 口过程中（）A . ti始终大于t2B. ti始终小于t2C. ti先大于后小于t2D . ti先小于后大于t2【例7】 某水池，实际深h ,垂直水面往下看，其视深为多少？（设水的折射率为n）【例8】 如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60.己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.亚B . 1.5C.3D , 2【例9】 如图所示，为了观察门外情况，有人在门上开一小圆孔，将一块圆柱形玻璃嵌入其中，圆柱体轴线与门面垂直.从圆柱底面中心看出去，可以看到的门外

13、入射光线与轴线间的最大夹角称作视场角.已知该玻璃的折射率为n ,圆柱长为l ,底面半径为r ,则视场角是( )A. arcsin _nlB. arcsin _nrrr2,FTC. arcsin , 12D . arcsinl=n _ r2 ln . r l【例10】根据折射定律作光路图：直角三棱镜的顶角0(=15%棱镜材料的折射率n=1.5, 一束单色光如图所示垂直于左侧面 O射入，试用作图法求出该入射光第一次从棱镜中射出的光线.【例11】半径为R的半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，O为圆心，光线I沿半径方向从a处射入玻璃后，恰在O点发生全反射.另一条光线n平行于光线I从最高点b射入玻璃砖后，折

14、射到 MN上白d点.测得Od =-.则玻 4璃砖的折射率多大？【例12】一半径为R的1/4球体放置在水平桌面上，球体由折射率为73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73R/2.求出射角6 .【例13】在折射率为n ,厚度为d的玻璃平板上方的空气中有一点光源S ,从S发出的光线SA以入射角8射到玻璃板上表面，经过玻璃板后从下表面射出，如图所示，若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃板中的传播时间相等，点光源S到玻璃板上表面的垂直距离应是多少？【例14光导纤维的结构

15、如图，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播以下关于光导纤维的说法正确的 是（）A.内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面上发生 全反射B.内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C.内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射D.内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用【例15】空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示.方框内有两个折射率n =1.5的玻璃全反射棱镜.图 2给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图1效果的是（）IABCD图1图2【例16】一个均匀的透明圆柱体切成横截面如图

16、所示的柱体，一束平行光从空气垂直AB平面射入（不考虑二次反射），则（）A. II部分光线一定能全部射出 B. II部分光线能否全部射出与透明体的折射率有关 C. I、III两部分光线一定能全部射出 D. I、III两部分光线能否全部射出与透明体的折射率有关【例17】两种单色光由水射向空气中时发生全反射的临界角分别为% 02 ,已知凡,用门1和明，和V2分别表示两种单色光在水中的折射率及传播速度，则A. n r）2 v V2B. n n2 V V【例18】3OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面，a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN ,在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示.由此可知（

17、）A.棱镜内a光的传播速度比b光的小B.棱镜内a光的传播速度比b光的大a光的频率比b光的高a光的波长比b光的长【例19】三种小同的介质叠放在一起，且界面互相平行.介质介质3的折射率=1.3,现有一束单色光射到界面A.该光束可能在界囿I上发生全反射B.该光束可能在界囿n上发生全反射C.该光束可能在界向山上发生全反射D.该光束在二个界囿上均不发生全反射【例20如图是一个工圆柱体棱镜的截卸图， 图中E、F、G 45等份，虚线EE、FFi、GGi、HHi .平行于半径Nl的折射率口=1,介质2的折射率 e=1.5, l上，则下列判断正确的是（）H将半径OM分成_门 EFGON , ON边可吸收厂厂厂厂

18、门到达其上的所有光线，已知该棱镜的折射率并覆盖OM ,则光线（）A.不能从圆弧 NFi射出B.只C.能从圆弧GiHi射出D.能【例21】右图为一直角棱镜的横截面，Nbac=901，n=|,若平行光束垂直入射i i1能从圆弧NG1射出从圆弧H1M射出Nabc=60，一平行细光束从 O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜.已知棱镜材料的折射率（ ）A .从ab面射出B .从ac面射出C.从bc面射出，且与bc面斜交D .从bc面射出，且与bc面垂直【例22如图所示为一直角棱镜的横截面，上n=J2 ,若不考虑原入射光在 bc面上的反射光，则有光线.bac-90 : Zabc-603, 一平行细光束从 O点

19、沿垂直于bc面的方向射人棱镜，已知棱镜材料的折射率n=%5,若不考虑原入射光在 bc面上的反射光，则下列说法中正确的是（）A.部分光线从ab面射出B .光线在ac面上发生全反射C.部分光线从bc面射出，且与bc面斜交D.部分光线从bc面射出，且与bc面垂直【例23】在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示.有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合.已知玻璃的折射率为 1.5,则光束在桌面上形成的光斑半径为（）A. rB. 1.5rC. 2rD , 2.5r【例24】如右图ABC是一

20、个足够大的直角棱镜主截面的一部分，A为直角.今有一细束单色光 PO以和BA成30 口角的方向入射在 AB侧面上的O点，要使此束光线经 AB和AC两界面折射后最终能从AC面射出，棱镜介质对该单色光的折射率应当小于（）【例25某同学在实验室做测定玻璃折射率实验时，用测得的多组入射角和折射角Q作出sin q-sin4图线如图所示.下列判断中正确的是（ ）A.他做实验时，光是由玻璃射入空气B.玻璃的折射率为 0.67C.玻璃的折射率为0.33D.玻璃全反射时临界角的正弦值为0.67【例26如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r ,外圆半径为R, R=V2r.现有一束单色光垂直

21、于水平端面A射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出.设透明柱体的折射率为 n,光在透明柱体内传播的时间为 t ,若真空中的光速为c,则（）A. n可能为亚22 2rC. t可能为公归 cD.t可能为4.8r【例27如图所示，一块折射率为 n =1.5的立方体玻璃砖，放在空气中，平行光束从立方体的顶面斜射入玻璃砖，然后投射到它的一个侧面，问:(1)这束光线能否从侧面射出？(2)若这束光线能从侧面射出，玻璃砖的折射率应满足什么条件?【例28】华裔科学家高银获得 2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”.光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料

22、不同，光在内芯中传播.下列关于光导纤维的说法中正确的是()A.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C.波长越短的光在光纤中传播的速度越大D.频率越大的光在光纤中传播的速度越大【例29如图所示，AB为一直光导纤维， AB之间距离为s,使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A点传输到B点所用时间为t ,求光导纤维所用材料的折射率n.【例30如图所示，一根长为l =5.0m的光导纤维用折射率 n =/ 的材料制成.一束激光由其左端的中心 点以45 的入射角射入光导纤

23、维内，经过一系列全反射后从右端射出，求：(1)该激光在光导纤维中的速度 v是多大.(2)该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少.【例31如图所示，直角玻璃棱镜中 /A =70)入射光线垂直于 AC面，已知玻璃的折射率为 尤.求:（1）光线从棱镜第一次射入空气的折射角，并作光路图.（2）光在玻璃中的传播速度多大？【例32】一棱镜的截面为直角三角形 ABC , ZA =30白，斜边AB =a .棱镜材料的折射率为 n=J2 .在此截面所在的平面内，一条光线以45n的入射角从AC边的中点M射入镜.画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置（不考虑光线沿原路返回的情况）【例33】某同学利用“插针法”测

24、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 所示，此玻璃的折射率计算式为n=（用图中的自、以表示）；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”）的玻璃砖采测量.【例34】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【例35】关于光的反射和折射，以下说法正确的是（）A.光

25、反射时，传播方向一定改变太阳光11B.光发生折射时，光的传播方向可能偏转C.光发生折射时，一定伴随反射现象D.光发生反射时，一定伴随折射现象90【例36如图所示，光源s发出的光经狭缝后变成很窄的一束光，进入折射率为横截面积为半圆形的玻璃砖 M,光束沿M的半径入射，当 以半圆柱的轴线 O为轴，缓慢地沿顺时针方向旋转后，下述说法正确 的有()A.光线OA与法线的夹角r减小，光的强度减弱B .光线OA与法线间的夹角r变大，强度增大C.光线OB与法线间的夹角 增大，强度增大厅D.当SO与平面的夹角小于arccos噂时，光线OA消失【例37】光线从空气入射玻璃砖表面，玻璃砖对此光的折射率n=1.5,它在

26、玻璃中的传播速度为m/s;它在玻璃中的折射角尸取值范【答案】2 108,0 _ _arcsin 3【例38如图所示，一束平行光的宽度为 d,由空气射入某液体中，入射角为45。，已知液体的折射率为 v12 ,则光束在液体中传播时的宽度 d =.【例39如图所示，在清澈平静的水底，抬头向上观察，会看到一个十分有趣的景象：(1)水面外的景物(蓝天、白云、树木、房屋)，都呈现在顶角0= 97的倒立圆锥底面的 洞”内;“洞”外是水底的镜像；“洞”边呈彩色，且七色的顺序为内紫外红.试分析上述水下观天的奇异现象.（0）【例40】某水池，实际深h,垂直水面往下看，其视深为多少？(设水的折射率为n)12【例41

27、如图所示，一立方体玻璃砖，放在空气中，折射率为 n= 1.50.平行光束从立方体的顶面斜射入玻璃砖，然后投射到它的一个侧面.问：(1)这光线能否从侧面射出？(2)若光线能从侧面射出，玻璃砖折射率应满足什么条件？【例42如图所示，三棱镜的横截面是一直角三角形，/上90, /=30, ZC=60,棱镜材料的折射率为，底面BC涂黑.入射光沿平彳T于底面 BC的方向射向AB面，经AB面和AC面折射后射出.(1)求出射光线与入射光线延长线间的夹角.A(2)为使上述入射光线能从 AC面出射，折射率n的最大值为多少？13【例43】某种色光在传播过程中，下面说法正确的是A.当它的频率不发生改变时，一定是在同一

28、种介质中传播B.当它的速度由小变大时，一定是从光疏介质进入光密介质C.当它的速度由小变大时，一定是从密度大的介质进入密度小的介质D.当它的波长由长变短时，一定是从光疏介质进入光密介质【例44在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形透光平面，若透光圆面的半径 匀速增大，则光源正A .加速上升B .加速下沉C.匀速上升D.匀速下沉【例45】一单色光通过玻璃三棱镜或玻璃中的三棱气泡，图中的光路可能正确的是BCD【例46如图所示，在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜，里面是空气，一束光 A从棱镜的左边射入，从棱镜的右边射出时发生了色散，射出的可见光分布在a点和b点之间，则A.

29、从a点射出的光是红光，从 b点射出的光是紫光B .从a点射出的光是紫光，从 b点射出的光是红光C.从a点和b点射出的光都是红光，从 ab中点射出的光是紫光D.从a点和b点射出的光都是紫光，从 ab中点射出的光是红光【例47】abc为全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如图所示，一束白光垂直入射到 ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点O的位置保持不变，改变光线的入射方向（不考虑自 bc 面反射的光线）A.使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出B.使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出 C.使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，

30、红光将首先射出D.使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面，则紫光将首先射出ab面ab面【例48某同学在做完插针法测玻璃砖折射率的实验后有几点体会，其中不正确的是（）A.当入射角相同时，玻璃砖越厚，入射光线侧移量越大.B.入射角的值应取稍大些，这样可减少实验误差.C.玻璃砖的两个面 aa和bb不平行时，无法测出玻璃的折射率.D.若玻璃砖的两个面平行，但入射角为零，无法测出玻璃的折射率.【例49在做测定玻璃折射率的实验时.（1）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的界面ab前，不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些，如图（甲）所示，其后的操作都正确，但画光路图时，将折射点确定14在ab

31、和cd上，则测出的n值将. （2）乙同学为了避免笔尖接触光学面，画出的ab和cd都比实际侧面向外侧平移了一些，如图（乙）所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折线点都确定在 ab和cd上，则测出的n值将. （3）丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行，这时测出的n值将.d（甲）亿）检测1. 如图所示，P、Q是两种透明材料做成的两块形状相同的直角梯形棱镜，叠合在一起组成一个长方体.某单色光自P的上表面斜射入，折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，已知材料的折射率 npVbD .Va :二 VbA . na 0b某同学由于没有量角器，他在完成了光路图以后，以O点为圆心，. 、 . . . 、 . . . , 10.00cm长为半径回圆，分别交线段 OA于A点，交O、O连线延长线于C点.过A点作法线NN的垂线AB交NN于B点，过C点作法线 NN的垂线CD交于NN于D点，如图6所不，用刻度尺量得 OB=8.00cm , CD=4.00cm .由此可得出玻璃的折射率 n=.水中一标竿齐水面的刻度为零，水面以上刻度为正，以下刻度为负.人 浮于水面与标竿相距 L处，且水面上标