1、要点回顾知识点一 光的折射1光的折射光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象称为光的折射现象2光的折射定律(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：sin1sin2n12，式中 n12 是比例常数(3)光的折射现象中，光路是可逆的3折射率(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的折射率(2)定义式：nsin1sin2.折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定(3)折射率和光速的关系折射率与光在介质中传播的速度有关，当 c 为真空中光速，v
2、为介质中光速时：ncv.式中 c3.0108m/s，n 为介质的折射率，总大于 1，故光在介质中的传播速度必小于真空中的光速知识点二 全反射1条件：(1)光从光密介质射入光疏介质(2)入射角等于或大于临界角2现象：折射光完全消失，只剩下反射光3临界角：sinC1n，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，如图所示知识点三 光的色散1.定义：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，如图所示，光谱中红光在最上端，紫光在最下端，中间是橙、黄、绿、青、蓝等色光2一束白光通过三棱镜后产生色散由于 n 红0)现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可
3、以为负值(n0)，称为负折射率材料位于空气中的这类材料，入射角 i 与折射角 r 依然满足sinisinrn，但是折射光线与入射光线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出若该材料对于电磁波的折射率 n1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是()【解析】由于该材料依然满足光的折射定律sinisinrn，且 n1，故折射角大小等于入射角大小，且位于法线同一侧，根据折射是可逆的，当电磁波从该材料中进入空气时，也满足折射线与入射线位于法线同一侧，且折射角大小等于入射角大小，故 B 正确【答案】B考点二 全反射的理解和应用
4、1.对全反射的理解(1)光由光密介质进入光疏介质发生全反射时，仍然遵守反射定律(2)Carcsin1n是光从介质射向空气时，发生全反射的临界角(3)全反射现象还可以从能量的角度去理解：光线从光密介质射入光疏介质，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量减弱为零，发生了全反射2解决全反射问题的一般方法(1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质(2)如果光是由光密介质进入光疏介质，则根据 sinC1n确定临界角，看是否发生全反射(3)根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”(4)运用几何关系、三角函数关系、
5、反射定律等进行判断推理、运算及变换进行动态分析或变量计算例 2 打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将 OP、OQ 边与轴线的夹角 切磨在 12，光线一定在 OP 边发生全反射B若 2，光线会从 OQ 边射出C若 1，光线会从 OP 边射出D若 2，则光线在OP 边上不发生全反射，选项 A、B 错误答案 D变式训练 2 一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为 R 的半圆，AB 为半圆的直径O 为圆心，如图所示，玻璃的折射率为 n 2.(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都要从该表面射出，则入射光束在 AB 上的最大宽度为多少？(2)一细束光线在 O 点左侧与 O 相距 32
6、R 处垂直于 AB 从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置【解析】(1)在 O 点左侧，设从 E 点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角，则 OE 区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图：由全反射条件有 sin1n由几何关系有 OERsin由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为 l2OE联立式，代入已知数据得l 2R(2)设光线在距 O 点 32 R 的 C 点射入后，在上表面的入射角为，由几何关系及式和已知条件得60光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由 G 点射出如图，由反射定律和几何关系得OGOC 32 R射到 G 点的光有一部分被反
7、射，沿原路返回到达 C 点射出【答案】见解析考点三 测定玻璃的折射率例 3 某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示(1)此玻璃的折射率计算式为 n_(用图中的 1、2 表示)(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度_(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量解析(1)本题意在考查学生对入射角、折射角、折射率的理解和应用光线由空气射入玻璃砖的入射角 i21，折射角 r22，由折射率的定义可得：nsin isin rsin21sin22cos1cos2.(2)根据平行玻璃砖对光线的影响可知，玻璃砖宽度越大
8、，侧移量越大，折射角的测量误差越小答案(1)cos1cos2或sin901sin902(2)大变式训练 3 某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针 P1、P2 与圆心 O 在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心 O 缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察 P1、P2 的像，且 P2 的像挡住 P1 的像如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失此时只须测量出_，即可计算出玻璃砖的折射率请用你的测量量表示出折射率n_.【解析】光线指向圆心入射时不改变传播方向，恰好观察不到P1、P2 的像时发生全反射，测
9、出玻璃砖直径边绕 O 点转过的角度，此时入射角 即为全反射临界角，由 sin1n得 n 1sin.【答案】玻璃砖直径边绕 O 点转过的角度 1sin提能微课 37 光的色散1光的色散(1)现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带(2)成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象2各种色光的比较颜色红橙黄绿青蓝紫频率 低高同一介质中的折射率小大同一介质中的速度大小波长大小通过棱镜的偏折角小大临界角大小双缝干涉时的条纹间距大小典例(多选)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，O 点为圆心，
10、OO为直径 MN 的垂线足够大的光屏 PQ 紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN.由 A、B 两种单色光组成的一束光沿半径方向射向 O 点，入射光线与 OO夹角 较小时，光屏 NQ 区域出现两个光斑，逐渐增大 角，当 时，光屏 NQ 区域 A 光的光斑消失，继续增大 角，当 时，光屏 NQ 区域 B 光的光斑消失，则()A玻璃砖对 A 光的折射率比对 B 光的大BA 光在玻璃砖中传播速度比 B 光的大C 时，光屏上只有 1 个光斑D2时，光屏上只有 1 个光斑解析 根据题意可知，A 光先发生全反射，所以玻璃砖对 A 光的折射率比对 B 光的折射率大，A 项正确；A 光的频率也大于 B 光的频率，由 vc
11、n可知，A 光在玻璃砖中的传播速度比 B 光的小，B 项错误；当 时，B 光折射后在 N 点下方形成一个亮斑，A 光发生全反射，与 B 光的一部分反射光射出玻璃砖后在 N 点上方形成一个亮斑，C 项错误；当 2时，A、B 两束光发生全反射，射出玻璃砖后在 N点上方形成一个亮斑，D 项正确答案 AD类题拓展 实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率 n 随波长 的变化符合科西经验公式，nAB2C4，其中 A、B、C 是正的常量太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示则()A屏上 c 处是紫光 B屏上 d 处是红光C屏上 b 处是紫光D屏上 a 处是红光【解析】根据 nAB2C4知，波长越长，折
12、射率越小，光线偏折越小从题图中可知，d 光偏折最大，折射率最大，应是紫光；a光偏折最小，折射率最小，应是红光，D 正确【答案】D真题检测1(2015四川卷)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 光的折射率较大B玻璃对 a 光的临界角较小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【解析】从题图中看出，b 光线进入玻璃后偏折程度较大，因此玻璃对 b 光折射率大，A 错误根据 sinC1n知，折射率大的临界角小，B 错误根据 vcn知，折射率大的传播速度小，C 正确由几何关系知，b
13、 在玻璃中运动路程长，结合 b 的传播速度小，可知 b 在玻璃中的传播时间较长，D 错误【答案】C2(2015重庆卷)虹和霓是太阳光在水球内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成 MN 和 PQ 两条彩色光带，光路如图所示，M、N、P、Q 点的颜色分别为()A紫、红、红、紫B红、紫、红、紫C红、紫、紫、红D紫、红、紫、红【解析】对同一个介质来说，红光折射率最小，偏折程度最小，由图可知，N、P 为红，M、Q 为紫，A 正确【答案】A3(2015福建卷)如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光 a，b，波长分别为
14、 a、b，该玻璃对单色光 a、b 的折射率分别为 na、nb，则()AanbBab，nanbCab，nab，nanb【解析】从题图中可以看出，单色光 b 经玻璃后偏折明显，说明玻璃对单色光 b 的折射率较大，可知 b 的波长短，B 正确【答案】B4如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则()A小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B小球所发的光能从水面任何区域射出C小球所发的光从水中进入空气后频率变大D小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大【解析】无论小球在哪个位置，小球与玻璃缸圆心的连线上的光均与玻璃缸侧面垂直，光线一定能射出，A 错误小球发出的光在进入空气时，如果发生全反射，则光不可能射出，B 错误光线在不同介质中，光的频率不变，C 错误由光在介质中的速度 vcn可知，光进入空气后，传播速度变大，D 正确【答案】D