1、第3节光的折射全反射光的色散知识点1光的折射1折射定律(如图1431所示)图1431(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)在光的折射现象中，光路是可逆的2折射率(1)物理意义：折射率仅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：n12，不能说n12与sin 1成正比、与sin 2成反比因为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，因为vc，所以任何介质的折射率总大于1.知识点2光的全反射现象和光的色散1
2、全反射(1)条件：光从光密介质射入光疏介质入射角大于或等于临界角(2)临界角：折射角等于90时的入射角，用C表示，sin C.(3)应用：全反射棱镜光导纤维，如图1432所示图14322光的色散(1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象(2)光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长有序排列(3)光的色散现象说明：白光为复色光；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；不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢知识点3实验：测定玻璃的折射率1实验原理如图1433所示，当光线AO1以一定的入射角1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO
3、1对应的出射光线O2B，从而求出折射光线O1O2和折射角2，再根据n12或n算出玻璃的折射率图14332实验步骤(1)如图1434所示，把白纸铺在木板上图1434(2)在白纸上画一直线aa作为界面，过aa上的一点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重合，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P1的像被P2的像挡住再在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本身及P1、P2的像(6
4、)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OB交bb于O.连接O、O，OO就是玻璃砖内折射光线的方向AON为入射角OON为折射角(7)改变入射角，重复实验.折射定律及折射率的应用1.对折射率的理解(1)公式n中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，1总是真空中的光线与法线间的夹角，2总是介质中的光线与法线间的夹角(2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关(3)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(4)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小(5)同一种色光，
5、在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同2平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)结构玻璃砖上下表面是平行的横截面为三角形的三棱镜横截面是圆对光线的作用通过平行玻璃砖的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，经过两次折射后向圆心偏折应用测定玻璃的折射率全反射棱镜，改变光的传播方向改变光的传播方向多维探究考向1三棱镜对光的折射作用1由透明体做成的三棱柱，横截面是一个锐角为30的直角三角形，如图1435所示，AC面镀膜，经透明体射到AC面上的光只能发生反射现有一束光从AB面上的D点垂直AB面射
6、入透明体，经AC面上的E点反射后从BC面射出透明体，出射光线与BC面成30角图1435(1)求该透明体的折射率；(2)若光线从BC面的F点垂直BC面射入透明体，经AC面上E点反射后从AB面射出透明体，试画出经E点后的光路图，并标明出射光线与AB面所成夹角的角度(不用列式计算). 【导学号：92492427】【解析】(1)如图所示，由几何关系得130，260由折射定律得n.(2)光路图如图所示【答案】(1)(2)见解析考向2平行玻璃砖对光的折射作用2如图1436所示，MNPQ是一块横截面为正方形的玻璃砖，其边长MN30 cm.一束激光AB从玻璃砖的MQ面上(入射点为B)进入玻璃砖后在QP面上的F
7、点(图中未画出)发生全反射，恰沿DC方向射出其中B为MQ的中点，ABM30，PD7.5 cm，CDN30.图1436(1)画出激光束在玻璃砖内的光路示意图，求出QP面上的反射点F到Q点的距离QF；(2)求出该玻璃砖的折射率；(3)求出激光束在玻璃砖内的传播速度(真空中光速c3108 m/s)【解析】(1)光路示意图如图所示，反射点为F.由几何关系得tan r，QFPFQP代入数据得QF20 cm.(2)由(1)中的计算得，tan r则sin r0.6由折射定律得n.(3)由n得激光束在玻璃砖内的传播速度v108 m/s.【答案】(1)示意图见解析20 cm(2)(3)108m/s解决光的折射问
8、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4注意在折射现象中光路是可逆的光的折射、全反射的综合应用母题(2015山东高考)半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO的截面如图1437所示位于截面所在平面内的一细束光线，以角i0由O点入射，折射光线由上边界的A点射出当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射求A、B两点间的距离图1437【解析】当光线在O点的入射角为i0时，设折射角为r0，由折射定律得n设A点与左端面的距离为dA，由几何关系得sin r0若折射光线恰
9、好发生全反射，则在B点的入射角恰好为临界角C，设B点与左端面的距离为dB，由折射定律得sin C由几何关系得sin C设A、B两点间的距离为d，可得ddBdA联立式得dR.【答案】R母题迁移(2015海南高考)一半径为R的半圆柱形玻璃砖，横截面如图1438所示已知玻璃 的全反射临界角(因而在底面上发生全反射，不能直接折射出在光线1右侧的光线(例如光线3)经柱面折射后，射在玻璃砖底面上的入射角3满足3r2，由折射率n知玻璃对b光的折射率较大，选项A正确；设玻璃对光的临界角为C，sin C，a光的临界角较大，故选项B错误；光在介质中的传播速度v，则a光的传播速度较大，b光的传播速度较小，故选项C正
10、确；b光的传播速度小，且通过的路程长，故b光在玻璃中传播的时间长，故选项D错误，E正确2如图14311所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出a、b两束光线则() 【导学号：92492428】图14311A在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B在真空中，a光的波长小于b光的波长C在真空中，a光的波长大于b光的波长D玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率E若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a首先消失ABE通过光路图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，选项D错误a光的频率大于b光的频率，波
11、长小于b光的波长，选项B正确，C错误由n知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，选项A正确入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，选项E正确测定玻璃的折射率母题在“测定玻璃的折射率”的实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图14312甲所示甲乙丙图14312(1)在图14312丙中画出完整的光路图；(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n_；(保留3位有效数字)(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图12312乙所示图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针
12、是P3和_(选填“A”或“B”)【解析】(1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点，并延长与玻璃砖边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖中传播的方向光路如图所示(2)设方格纸上正方形的边长为1，光线的入射角为i，折射角为r，则sin i0.798，sin r0.521所以玻璃的折射率n1.53.(3)由题图乙可知，光线P1P2入射到玻璃砖上时，相当于光线射到了一个三棱镜上，因此出射光线将向底边偏折，所以出射光线过P3和A.【答案】(1)见解析图(2)1.53(0.03范围内都对)(3)A母题迁移在“测定玻璃的折射率”的实验中(1)操作步骤如下：先在白纸上画出一条直
13、线aa代表两种介质的界面，过aa上的O点画出界面的法线NN，并画一条线段AO作为入射光线把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa对齐在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像调整视线方向，直到P1的像被P2挡住再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，记下P3、P4的位置移去大头针和玻璃砖，连接P3、P4作为折射光线，测量出入射角1与折射角2，填入表格中上述操作步骤中存在严重的缺漏，应作的补充是_(2)(多选)实验中测出了多组入射角1与折射角2，并作出了sin 1sin 2的图象如图14313.则下列说
14、法正确的是()图14313A实验时，光线是由空气射入玻璃B实验时，光线是由玻璃射入空气C玻璃的折射率为0.67D玻璃的折射率为1.5【解析】(1)步骤中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb，步骤中应通过P3、P4的连线与bb的交点O和aa上的入射点O，作出玻璃砖中的折射光线OO.(2)由图可看出入射角1小于折射角2，因此，光线应该是由玻璃射入空气；玻璃折射率n1.5，所以选项B、D正确【答案】(1)见解析(2)BD实验数据处理的四种常用方法1计算法：用量角器测量入射角1和折射角2，算出不同入射角时的，并取平均值2图象法：改变不同的入射角1，测出不同的折射角2，作sin 1sin 2图象，如图甲所示，其斜率就是玻璃的折射率甲乙3辅助线段法：如图乙所示，作辅助线，且垂直于，量出、，作辅助线，垂直于，量出、，即可求出：n.4“单位圆法”：以入射点O为圆心，以适当长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO于E点，过E作NN的垂线EH，过E作NN的垂线EH，如图所示，n.