江苏专用2020版高考物理新增分大一轮复习第十三章机械振动与机械波光电磁波与相对论第3讲光的折射全反射讲义含解析.docx

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1、第3讲　光的折射　全反射一、光的折射定律　折射率1.折射定律(1)内容：如图1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.图1(2)表达式：＝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＝.(3)计算公式：n＝，因为v

2、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.自测1　一束光以60°的入射角从空气射入折射率n＝的玻璃中，则折射角为，光在玻璃中的传播速度为.答案　30°　×108m/s二、光的色散复色光在介质中由于折射率不同而分解成单色光的现象，叫做光的色散.一束白光射向三棱镜，由于各色光通过棱镜后偏向角不同而产生色散现象(如图2).图2说明：(1)白光为复色光.

3、(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.红、橙、黄、绿、青、蓝、紫中，频率最大的是紫色光，折射率最大的是紫色光.(3)不同色光在同一介质中传播速度不同，红、橙、黄、绿、青、蓝、紫中，在同一介质中，光速最大的是红光.三、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：sinC＝，C为折射角等于90°时所对应的入射角.4.应用：(1)全反射棱镜.(2)光导纤维，如图3所示.图3自测2　一束光由空气射

4、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(　　)答案　A四、实验：测定玻璃的折射率1.实验原理如图4所示，当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而求出折射光线OO′和折射角θ2，再根据n＝或n＝，算出玻璃的折射率.图42.实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规)、三角板、铅笔.3.实验步骤(1)如实验原理图所示，把白纸用图钉固定在木板上.(2)在白纸上画一直线aa′作为界面，过aa′上的

5、一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线.(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa′对齐，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb′.(4)在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2.(5)从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向直到P2的像挡住P1的像.再在bb′一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P3及P1、P2的像.(6)移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O′B交bb′于

6、O′.连接O、O′，OO′就是玻璃砖内折射光线的方向.∠AON为入射角，∠O′ON′为折射角.(7)改变入射角，重复实验.命题点一　折射定律和折射率的理解及应用1.对折射定律的理解(1)注意光线偏折的方向：如果光线从折射率(n1)小的介质射向折射率(n2)大的介质，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大(减小)，折射角也会增大(减小)；如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于折射角，并且随着入射角的增大(减小)，折射光线消失之前，折射角也会增大(减

7、小).(2)折射光路是可逆的，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，但要注意：计算折射率时都可以直接用大角的正弦比上小角的正弦，即＝n.2.对折射率的理解(1)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小v＝.(2)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小.(3)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同.例1　(2018·南京市、盐城市二模)两束平行的单色细光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图5

8、所示.已知其中一条光线沿直线穿过玻璃，它的入射点是O；另一条光线的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点.已知玻璃截面的圆半径为R，OA＝，OP＝R，光在真空中传播的速度为c.求：图5(1)玻璃材料的折射率；(2)入射点为A的光线在玻璃中传播的时间.答案　(1)　(2)解析　(1)光路图如图所示.过A点的光线沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，入射角设为θ1，折射角设为θ2，则sinθ1＝＝因为OP＝R，由几何关系(余弦定理)知BP＝R，则折射角θ2＝60°由折射