高考物理一轮复习-第十四章-第3讲-光的折射-全反射(实验：测定玻璃的折射率)

第3讲光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)一、光的折射定律折射率1．折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向发生

的现象。如图所示。改变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

；入射角的正弦值与折射角的正弦值成

。两侧正比偏折角大

二、全反射光导纤维1．全反射(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

，只剩下反射光线的现象。(2)条件：①光从光密介质射向光疏介质；②入射角

临界角。消失大于或等于光密介质

2．光导纤维光导纤维的原理是利用光的

(如图所示)。全反射命题点一折射率及折射定律

自主探究2．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制注：在光的折射现象中，光路是可逆的。如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射。(1)透明半球体对该单色光的折射率n；(2)该光在半球体内传播的时间。规律总结解决光的折射问题的思路(1)根据题意画出正确的光路图。(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准。(3)利用折射定律、折射率公式求解。命题点二光的折射定律和全反射规律的综合应用

师生互动1．求解光的折射、全反射问题的四点提醒(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)如果光线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。(3)在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的。(4)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。

应用全反射原理求折射率[典例1]

利用插针法可以测量水的折射率，其做法是，取一厚度可以忽略不计的圆形薄木片，在它的圆心处垂直插入一根较长的大头针，让圆形薄木片浮在水面上，调整大头针插入薄木片的深度，直至从水面上方的各个方向向水中观察，都恰好看不到水中的大头针。(1)需要测量的物理量有哪些？写出物理符号和相应的物理意义。(2)根据(1)中所测量的物理量写出水的折射率表达式。[答案]

2

3．一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是(

)ACE

解析：由折射定律可知，光从光密介质进入光疏介质，折射角大于入射角，可能发生全反射，由此判断A、C正确；B、D、E图中光从空气射到玻璃砖表面，应有折射光线，且折射角小于入射角，B、D错误，E正确。4．(2020·高考江苏卷)我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯(内层玻璃)的折射率比外套(外层玻璃)的________(选填“大”或“小”)。某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为43°，则该内芯的折射率为________。(取sin43°＝0.68，cos43°＝0.73，结果保留两位有效数字)大

1.5

命题点三实验：测定玻璃的折射率

师生互动1．原理与操作

③单位圆法(如乙图所示)(2)误差分析①确定入射光线、出射光线时的误差。入射光线一侧、出射光线一侧所插两枚大头针间的距离宜大点。②测量入射角与折射角时的误差。入射角不宜过小，但也不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱。3．注意事项(1)玻璃砖要用厚度较大的。(2)入射角应在30°到60°之间。(3)大头针要竖直插在白纸上，且距离应尽量大一些。(4)玻璃砖的折射面要画准。不能用玻璃砖界面代替直尺画界线。

教材原型实验[典例3]

(2019·高考天津卷)某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度________。A．选用两光学表面间距大的玻璃砖B．选用两光学表面平行的玻璃砖C．选用粗的大头针完成实验D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是________。(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n＝______。(用图中线段的字母表示)[解析]

(1)测定玻璃折射率的关键是根据入射光线和出射光线确定在玻璃中的传播光线，因此选用光学表面间距大的玻璃砖以及使同侧两枚大头针间的距离尽量大些都有利于提高实验的准确程度，A、D正确；两光学表面是否平行不影响折射率的测量，为减小误差，应选用细长的大头针，B、C错误。(2)两光学表面平行的玻璃砖的入射光线与出射光线平行，在空气中的入射角大于玻璃中的折射角，在题图中，根据玻璃砖界线及四个孔洞位置分别作出光路图及法线，由图1所示分析可知实验操作正确的是D。

创新拓展实验[典例4]

实验可让学生们提高对物理实验的理解和应用能力。如图所示，一名学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率，请填写下述实验步骤中的空白。(1)用刻度尺测出广口瓶瓶口内径d。(2)在瓶内装满水。(3)将刻度尺沿瓶口边缘竖直插入水中。

6．“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“·”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。7．用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2

挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头