1、第76课时光的折射、全反射(重点突破课)必备知识一、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改变的现象，如图所示。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两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。(2)表达式：n12，式中n12是比例常数。3折射率(1)物理意义：折射率反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小。(2)定义式：n，不能说n与sin 1成正比，与sin 2成反比。折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定。(3)计算公式：n。二、全反射光导纤维光的色散1全反射(1)定
2、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，折射光线将消失，只剩下反射光线的现象。(2)条件：光从光密介质射向光疏介质。入射角大于等于临界角。(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，则sin C。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。2光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射。3光的色散(1)色散现象：白光通过三棱镜会形成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成的彩色光谱。(2)成因：由于n红，将发生全反射，C图错误，D图正确；sin 30，不会发生全反射，E图正确。2.如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定
3、的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带。下面的说法中正确的是()Aa侧是红光，b侧是紫光B在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长C三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率D在三棱镜中a侧光的速率比b侧光小E在三棱镜中a、b两侧光的速率相同解析：选BCD由题图可以看出，a侧光偏折得较厉害，三棱镜对a侧光的折射率较大，所以a侧光是紫光，波长较短，b侧光是红光，波长较长，因此A错，B、C正确；又v，所以三棱镜中a侧光的传播速率小于b侧光的传播速率，D正确，E错误。3.如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径。M点是玻璃球的最高点，来
4、自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知ABD30，光在真空中的传播速度为c，则()A此玻璃的折射率为B光线从B到D需用时C该玻璃球的临界角应小于45D若增大ABD，光线不可能在DM段发生全反射现象E若减小ABD，从AD段射出的光线均平行于AB解析：选ABC由题图可知光线在D点的入射角为i30，折射角为r60，由折射率的定义得n知n，A正确；光线在玻璃中的传播速度为vc，由题图知BDR，所以光线从B到D需用时t，B正确；若增大ABD，则光线射向DM段时入射角增大，射向M点时为45，而临界角满足sin Csin 45，即光线可以在DM段发生全反射现象，C正确，D错误；要使出射光线平行
5、于AB，则入射角必为30，E错误。4.(2016石家庄一中检测)直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图。a、b光相比()A玻璃对a光的折射率较小B玻璃对a光的临界角较大Cb光在玻璃中的传播速度较小Db光在玻璃中的传播时间较短E两种光在玻璃中的传播时间相等解析：选ABC由题图可判断出玻璃对光束b的折射率大于光束a，A正确；根据公式sin C，可知玻璃对a光的临界角大于b光的临界角，B正确；根据公式n，可知b光在玻璃中的传播速度比a光小，C正确；根据以上分析可知，b光在玻璃中走过的距离比a光大，同时传播速度比a光小，于是传播时间比a光长，D、
6、E错误。二、计算题5.如图所示为一半球壳形玻璃砖，其折射率为n，球壳内圆的半径为R，外圆的半径为R。图中的OO为半球壳形玻璃砖的中轴线，一束平行光以平行于OO的方向从球壳的左侧射入，如图所示。若使光第一次到达内圆表面时能射出，求入射角i的范围。解析：作出光路图如图所示。设光线AB入射到球壳的外表面，沿BM方向射向内圆，刚好发生全反射，则sin C，故C45在OBM中，OBR，OMR所以sin r，则r30由折射定律得n则sin insin r，故i45当射向半球壳外表面的入射光线的入射角i45时，这些光线都会从内圆表面射出。答案：i3R)，玻璃对该单色光的折射率为n，不考虑光的干涉和衍射，真空
7、中光速为c。求：(1)光在半球形镜头中的速度。(2)光屏PQ上被照亮光斑的面积。解析：(1)由n解得：v。(2)如图所示，设光线入射到D点时恰好发生全反射，sin C ，又因为tan Cd解得rdnR光屏PQ上被照亮光斑的面积Sr2(dnR)2。答案：(1)(2)(dnR)28(2016全国乙卷)如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为。(1)求池内的水深；(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。解析：(1)如图，设到达池边的光线的入射角为i，依题意，水的折射率n，光线的折射角90。由折射定律有nsin isin 由几何关系有sin i式中，l3.0 m，h是池内水的深度。联立式并代入题给数据得h m2.6 m。(2)设此时救生员的眼睛到池边的距离为x。依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为45。由折射定律有nsin isin 式中，i是光线在水面的入射角。设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a。由几何关系有sin ixlah式中h2 m。联立式得xm0.7 m。答案：(1)2.6 m(2)0.7 m
