高考一轮复习学案光的折射全反射

第1时

光的折射、全反射基础知识归纳光的直传播在

同一均匀介质

中光沿直线传播.光从一种介质进入另一种介质时，传播向改变.障碍物或孔的尺寸和波长相等或者比波长小时，将发生明显的衍射现象，光线将偏离原来的方向光的反、平面镜成像光反射定律.从一种介质射到另一种介质的分界面时发生反射，反射光线、入射光线和法线处在

同一平内，反射光线、入射线分居法线的两侧，反射角等入角.(2)平面镜成像的特点：正等的像，物与像关于镜面对.(3)在反射现象中，路是可的常用到这一特点及边缘光线作图来确定视场的范光的折(1)折射定律折射光线、入射光线、法线处于同一平内，折射光线与入射光线分别位于法线两，射角的正弦与折射角的正弦的比值是定值注意两角三线的含)(2)折射率①折射率定义：光从真空或空气中射入介质发生折射时，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折射率是反映介质折光的本领大小的一个物理.②折射率的定义表达式：＝

12

(其中θ为真空或空气中的角度③折射率的其他各种计算表达形式＝

＝

＝

sinC

(其中、光在真空或空气中的光速、波长、的速、波长；为发生全反射时的临界)④折射率大小的决定因素：介、光源主要是频率)注意：介质的折射率n(3)折射光路是可的光的全射(1)光疏介质和光密介质：两种介比较，折射率小的介质叫光疏介，折射率大的介质叫光介质；“光疏”和“光密”具有相对性(2)全反射现象：光从光密

介质入射到光疏介的分界上时，当入射角增大到一定程度时，光全部反射回光介，这一现象叫全反射现.(3)临界角：折射角等于90°时对应的入射角叫做临角，表，C

1n

(4)发生全反射的条件：①光从光密介入射到光介质；②入射角大等于临角/

(5)光导纤维：实际用的光导纤维非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到一百微米之间，在内和

外套

的界面上发生全反射其

内芯

是光密介质，

外套

是光疏介质，它对光具有

传导作用

光的色(1)三棱镜：横截面为三角形的三柱透明体称三棱.三棱镜对光线的作用：①光密三棱镜：当光线从一侧面射入另一侧面射出时光线两次均向底偏折.物体经棱镜成像向顶角偏移.②光疏三棱镜：当光线从一侧面射入，从另一侧面射出时，光线两次均向顶偏折.③全反射棱镜等腰直角棱镜)：当光线从一直角边垂射入时，在

斜边

发生全反射，从另一直角边垂直射出当光线垂直斜边射入时，在两角边都发生全反射后又垂直于斜边射三棱镜成像：当物体发出的光线从三棱镜的一侧面射入，从另一侧面射出时，逆着出射光线可以看到物体的

虚像

(2)光的色散：①白光通过三棱镜后，出射光束变为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫

七色光.含有多种颜色的光被分解成单色光的现象叫做光的色各种色光按其波长的有序列叫做光谱②各种色光性质比较可见光中红光的折射率n最小频υ最小在同种介质中除真空外)播速度v最大，长大，从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最(意区分偏折角和折射角重点难点突破一、对折射率的理解折射率的定义指明了光是从空真空)射至介质中，n＝

sinsin

v

，是空气(真空)中的角度，12是介质中的角度.计算折射率时应先根据题意画好光路图对两个角.无论光是从空气(真空入射至介质中，还是从介质入射至空气真空中，均空气(真空)中的角度.>θ，，所以n>1.112二、与全反射有关的定性分析和量计算全反射产生的条件是光从光密介质入射到光疏介质入射角大于或等于临界涉及的问题如全射是否发生、什么范围的入射光才能从介质中射出、折射光覆盖的范围分析、临界角的计算等都需正确作出光路图，熟练应用几何知识进行分析和计.三、不同颜色的光的频率不同颜色的光其频率不同因在同一介质中光速及波长不同一介质对不同色光的折射率不，红光的频率最低，紫光的频率最.一介质中，频率高的色光折射率大，因为＝sin当入射角从0°渐增大时，频率高的色光先发生全反射，利用/

1n

，大C小，

2v＝2

cn

，＝/，可分析比较不同色光在同一介质中的光速、波长的大.四、折射率测定的几种方法成像法(1)原理：利用水面的反射成像和的折射成.方：紧挨烧杯口竖直插入一直尺，在直尺的对面观察水面，能同在水中的部分和露出水面部分的.从点P看直尺水下最低点的刻度射成像恰好与直尺在水面上的刻度的像A反成)重合读出

时看到直尺B的′(折的长出杯内径图所示可出水的折射率为＝(

AC

.视深法(1)原理：利用视深公式，h＝h/n.方：在一盛水的烧杯底部放一粒绿豆，在水面上方吊一根针，如图所示.节针的位置，直到针尖在水中的像与看到的绿豆重合，测出针尖距水面的距离即为杯中水的视深，再测出水的实际深度h，则水的折射率为n＝

全反射(1)原理：全反射现.(2)方法一满水的大玻璃在水面上观察看一圆形的发Dh则水的折射率为n＝D注意：液体、透明固体均可用全反射法测其折射插针法(第课时重点讲明)典例精析

缸下面放一发光电珠，如图所示，面发光面的直径D与深，与折射有关的计算【例】一个圆柱形筒，直径cm，高人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低.求：(1)此液体的折射率；(2)光在此液体中的传播速.【解析题的“恰能看到”表人眼看到的是筒侧最低点发出的光线经界面折射后进入人眼的边界光线此可作出符合题意的光路图，认为“人眼发的光”折射后侧最低点.根据题中的条件作出光路图如图所示：/

恰好到达

222322n222322n(1)由图可知：θ＝2

22

，θ＝1

2折射率：＝

sinsin

12

dH124d12c(2)传播速度：v＝m/sn43

8

m/s【思维提升】本题中知道人眼看的边界光线，知道人眼顺着折射光线反向延长线看去，而认为筒深为9cm，是正确作出光路图的依据.总之，审清题意画出光路图，必要还可应用光路的可逆原理画出光路图，这是分析折射问题的关.【拓展】中有一只小鸟，距水面3，其正下方距水面4m深处的水中有一条.知水的折射率为

43

，则鸟看水中的鱼离它6m鱼看天上的鸟离它【解析首先作出鸟看鱼的光路图，如图所由于是在竖直方向上看，所以入射角很小，即图中θ1和θ均小，故有tan＝sinθ，tanθ＝θ.图可得：22tan＝′tanθ，121h3＝tan/tanθ＝θθ＝＝m122则鸟看水中的鱼离它H＝＋3)＝m1同理可得鱼看鸟时：＝nh＝3×2

＝m则H＝(＋＝8m2与全反相关的判断、分析及计算【例】如图所示，一束平行光从真空垂直射向一块半圆形玻璃砖的底面，下列说法正确的()只圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖只圆两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖C.通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折圆两侧一定范围外的光线将曲面处发生全反射【解析直射向界面的光线不生偏折而光束沿直线平行射到半通过圆心的光线将沿直线穿过发偏折由中心向两侧光从半圆面进射角逐渐增大并趋于，当入射角或大临界角时，会发生全反【答案】BCD/

圆面上，其中入真空时的入

2【思维提升半形的玻璃砖，法线为圆心与该入射点连线，通过作图，可看出半圆面处的入射角由中心向两侧逐渐增大.2【拓展2有一折射率为n的方体玻璃砖ABCD其围是空气，如图所光线从它的面入射角射时，

示入(1)要使光线在面生全反射，证明入射角应满足的条件nBC面够长

sinα≤(2)如果对于任意入射α≠0°且α的线都能发生全反射，则玻砖的折射率应取何值？【解析】(1)使光线在面发生全反射(如图所示)，首先应足sinβ≥

1n

①式中β为线射到BC面的入射角，折射定律有＝n将①②式联立解得≤

2

(2)如果对于任意入射角的光线都发生全反射α都能发生全反射则只有当能满足上述条件，故>

才不同色在同一介质中的波长、波速、折射率的对比【例eq\o\ac(△,】)为璃等腰三棱镜的横截.、b两可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN在棱镜侧面OM、ON上射和折射的情况如图所示.由此可知()棱内a光传播速度比的小棱内的传播速度比的大C.光的频率比光的高a光波长比b的长【解析】光路图可以看出光射到界面OM与光射到界面的射角相等a光有发生全反射，已经发生全反射，说明此时的入射角小光的临界角，却等于或大于光临界角，可见对于同一种介质，光临界角较小,由C＝

1n

可知玻璃对b光折射率n较大说光的频率较高，错根据＝知镜内b光传播速度较小B对A；根据v＝f可光的波长较短D对.【答案】BD【思维提升】折射率n是讨论折射和全反射问题的重物理量，是联系各物理量的桥梁，对跟折射率/

有关的所有关系式应熟练掌握.【拓展3】一束白光顶角为的棱镜的一边以较大的入射角i射并通过棱镜后，在屏可得到彩色光带如所示在入角i逐减小到零的过程中假如屏上的彩色光带先后全部消失(B)红最先消失，紫光最后消失紫最消失，红光最后消失C.紫光最先消失，黄光最后消失红最先消失，黄光最后消失【解析】出白光的折射光路图如图所示，可看出，白光从射玻璃后，由于紫光偏折大，从而到达另一侧面时入射角较大，且因紫光折射率大，根据sinC＝可其全反射的临界角最小，故随着入射i的小，进入玻璃后的各色光中紫光首先发生全反射不从射，以后依次是靛、蓝绿、黄、橙、红，逐渐发生全反射而不从AC面出，所以只有选项B正.易错门诊【例】一束白光从玻璃里射稀薄空气中已知玻璃的折射率为，求入射角为下列两种情况时，光线的折射角各为多少？(1)入射角为；(2)入射角为【错解】折射定律＝

i

可知：(1)当入射角i＝时，γ＝所以γ＝30°

sinisin50n1.53(2)当i＝时，sinγ＝

sinin所以γ＝19°【错因】解法中没有先分析判光线是从光疏介质进入光密介质，还是从光密介质进入光疏介质，会不会发生全反射，而是死套公式，引起错.【正解光由玻璃射入空气中由光密媒质射入光疏介质临界角为则有＝＝

1n