第十四章　第1课时　光的折射、全反射-2025年高中物理大一轮复习

考情分析试题情境生活实践类全反射棱镜、光导纤维、增透膜、偏振滤光片、激光等学习探究类折射定律、全反射、测量玻璃的折射率、光的干涉现象、光的衍射、光的偏振现象、用双缝干涉测量光的波长第1课时光的折射、全反射目标要求1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律。2.掌握发生全反射的条件并会用全反射的条件进行相关计算。考点一折射定律折射率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________________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________比。(2)表达式：________________________＝n12(n12为比例常数)。2．折射率(1)定义式：n＝________________。(2)折射率与速度的关系式：n＝________。因为v<c，所以任何介质的折射率都________。说明：①关系式n＝eq\f(c,v)中的n是指介质相对于真空的折射率，即绝对折射率。②折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。a．同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小；b．同一种光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。1．无论是光的折射，还是反射，光路都是可逆的。()2．入射角越大，折射率越大。()3．若光从空气射入水中，它的传播速度一定增大。()4．根据n＝eq\f(c,v)可知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比。()例1(2023·河北石家庄市一模)如图所示，一束激光照射在横截面为正方形的透明玻璃柱上，光线与横截面平行，则透过玻璃柱的光线可能是图中的()A．①B．②C．③D．④平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)对光路的控制特点通过平行玻璃砖后光线不改变传播方向，但要发生侧移通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折圆界面的法线是过圆心的直线，光线经过两次折射后向圆心偏折例2(多选)(2023·湖北荆门市龙泉中学三模)日晕是一种常见的大气光学现象，如图甲所示。太阳光线经卷层云中同一冰晶的两次折射，分散成单色光，形成日晕。冰晶截面可看作正六边形。如图乙所示为一束紫光在冰晶上的折射光路，θ1为冰晶上的入射角，θ2为经过第一个界面的折射角，θ3为光线离开冰晶的折射角，θ4为出射光相对入射光的偏转角。下列说法中正确的是()A．在冰晶内红光的传播速度比紫光的小B．若θ1＝θ3＝60°，则冰晶对紫光的折射率为eq\r(3)C．保持入射角不变，将紫光改为红光，偏转角将增大D．若红光和紫光均能使同一金属发生光电效应，紫光照射产生的光电子的最大初动能大例3(2023·陕西咸阳市模拟)如图所示，透明玻璃体的上半部分是半球体，下半部分是圆柱体，半球体的半径为R，O为半球体的球心。圆柱体的底面半径和高也为R，现有一半径为eq\f(\r(3),2)R的圆环形平行光垂直于圆柱体底面射向半球体，OO1为圆光环的中心轴线，所有光线经折射后恰好经过圆柱体下表面圆心O1点，光线从O1点射出后在玻璃体下方的水平光屏上形成圆形亮环，光屏到圆柱体底面的距离为R，光在真空中的传播速度为c。求：(1)透明玻璃体的折射率；(2)光从入射点传播到光屏所用的时间。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________考点二全反射1．光密介质与光疏介质介质光密介质光疏介质折射率大小光速小大相对性若n甲＞n乙，则甲相对乙是________介质若n甲＜n乙，则甲相对乙是________介质2.全反射(1)定义：光从________介质射入________介质时，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全________，只剩下反射光的现象。说明：入射角增大的过程中，折射光的能量________，反射光的能量________，当发生全反射时，反射光的能量最强。(2)条件：①光从________介质射入________介质。②入射角________________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，由n＝eq\f(sin90°,sinC)，得sinC＝________。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。3．全反射的应用(1)全反射棱镜(2)光导纤维说明：内芯相对于外套为光密介质，内芯的折射率大于外套的折射率。1．光密介质和光疏介质是相对而言的。同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。()2．密度大的介质为光密介质，密度小的介质为光疏介质。()3．只要入射角足够大，就能发生全反射。()4．光线从光疏介质进入光密介质，入射角大于等于临界角时发生全反射现象。()例4(2023·甘肃武威市联考)半径为R的透明玻璃球切去底面半径r＝eq\f(\r(3),2)R的球冠成为一个大球冠，如图所示，玻璃的折射率n＝2，一束半径r＝eq\f(\r(3),2)R的光束垂直球冠的切面照射到球冠上，进入球冠的光线有部分从球面射出而使球面发光，已知光在真空中的传播速度为c，且球冠不含底面的表面积公式为S＝2πRh，R为球的半径，h为球冠的高度。不考虑光在球冠内的反射，求：(1)发光球面的面积；________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)光束正中间的光线通过大球冠的时间。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例5(2024·广西河池市模拟)如图所示，一透明材料制成的圆柱形棒，长度为6m。一束光线从圆柱形棒的一个底面圆心垂直射入，经2.5×10－8s从另一底面圆心射出。保持入射点不变，调整光线的入射方向，使其在材料内部恰好发生全反射(光在真空中的速度为3×108m/s)，则光线通过透明材料的时间为()A．2.5×10－8s B．3.3×10－8sC．3.125×10－8s D．4.95×10－8s考点三光的折射和全反射的综合应用例6(2023·湖北卷·6)如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为()A.eq\f(1,2)dB.eq\f(\r(2),2)dC．dD.eq\r(2)d例7(2023·江苏省盐城中学期末)如图所示，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O点以角度i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射。已知θ＝15°，BC边长为2L，该介质的折射率为eq\r(2)。求：(1)入射角i；(2)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c，可能用到：sin75°＝eq\f(\r(6)＋\r(2),4)或tan15°＝2－eq\r(3))。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________