1、第1讲 光的折射、全反射 考点1 光的折射定律 1.折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会 _的现象 2.折射定律(1)折射光线与入射光线、法线处于_.(2)折射光线与入射光线分别位于_.(3)入射角的正弦与折射角的正弦_.发生改变 同一平面内 法线两侧 比值是定值 3.折射率：光从真空中斜射入介质中发生折射时，_ _与_的比值，即n=_ 4.折射率与光速的关系：n=_,由于vC,因此光不 能从玻璃管的侧面射出.13n3(2)解法一：利用对称性可将光在玻璃管中的传播等效为如图所 示，因此路程s=，传播时间 解法二：光在玻璃管中的传播速度为v=.光沿轴线方向的分速度为vx=vcos
2、30，所以传播时间为t=.解得：t=答案：见自主解答 Lcos30sns2Ltvccc3 cn3xLv2Lc【总结提升】光的全反射及传输问题的处理方法(1)首先要根据折射或全反射画出光路图(2)对不同的介质界面要具体问题具体分析，如平行玻璃砖、圆形玻璃砖、三棱镜等(3)作图时要找出具有代表性的光线，如符合边界条件或全反射临界条件的光线(4)要注意利用光路的可逆性、对称性，寻找三角形全等、相似等几何关系(5)光传输路程可用等效思想转化为直线传播或用速度的分解方法转化为沿轴线传播进行计算.光的全反射与色散问题【例证3】(2011福建高考)如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方.一束白光沿半径方向从
3、A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在白光屏上呈现七色光带.若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失.在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是()A.减弱，紫光 B.减弱，红光 C.增强，紫光 D.增强,红光【解题指南】解答该题应明确以下两个方面：(1)据不同色光的折射率大小关系确定临界角最小的色光.(2)入射角逐渐变大过程中临界角最小的光先发生全反射.【规范解答】选C.入射点由A向B缓慢移动，入射角增大，折射角增大，反射光强度增强，由于七种色光中紫光折射率最大，临界角最小，因此光屏上最先消失的光是紫光，C对.【总
4、结提升】光的全反射和色散问题的分析方法(1)首先应清楚不同色光的折射率、偏向角及临界角：七种色光发生折射时，紫光偏折最大，红光偏折最小；发生全反射时紫光的临界角最小，红光的临界角最大(2)分析光的传播，作出光路图，比较不同色光的偏折情况.(3)据不同色光的临界角，分析传播过程中出现的临界问题.【例证】如图所示，一束截面为圆形(半径为R)的平行复色光垂直射向一玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形彩色亮区.已知玻璃半球的半径为R，屏幕S至球心的距离为D(D3R)，不考虑光的干涉和衍射，试问:考查内容光的色散、折射及全反射的综合(1)在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色?(2)若玻璃
5、半球对(1)中色光的折射率为n，请你求出圆形亮区的最大半径.【规范解答】(1)由于紫光频率最大，折射率最大，偏折角最大，故最外侧为紫色.(2)如图，紫光刚要发生全反射时的临界 光线射在屏幕S上的点E到亮区中心G的距 离r就是所求最大半径.设紫光临界角为C，由全反射的知识 可知:sinC 1n由几何知识可知：AB=RsinC=，OB=RcosC=FB=ABtanC=GF=D-(OB+FB)=，所以有r=GE=答案：(1)紫色 (2)Rn2n1Rn2Rn n12nRDn1GEGFABFB2GF ABD n1nRFB 2D n1nR 1.夏天，海面上下层空气的温度比上层空气的温度低，我们设想海面上的
6、空气是由折射率不同的许多水平气层组成，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来方向，以致发生全反射，人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图所示，下列说法正确的是()A.海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要小 B.海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要大 C.蜃景不遵从光的折射定律 D.B是蜃景，A是景物【解析】选A海面上下层空气的温度比上层空气的温度低，空气密度大，因此下层空气的折射率较大A正确、B错误.入射光线从下层射向上层时，折射角比入射角大，这样在更上层的入射中入射角逐渐增大，据折射定律知最后会发生全反射现象，C、D错误.2.如图所示，一细束红光和一细束 蓝光平行射到
7、同一个三棱镜上，经 折射后交于光屏上的同一个点M，若 用n1和n2分别表示三棱镜对红光和 蓝光的折射率，下列说法中正确的是()A.n1n2,a为红光，b为蓝光 B.n1n2,a为红光，b为蓝光 D.n1n2,a为蓝光，b为红光【解析】选B.由题图可知，b光线经过三棱镜后的偏折角较小，因此折射率较小，是红光，B正确.3.如图所示，一束光从空气垂直射到直角 棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为 ，则这束光进入棱镜后的光路图应为 下面四个图中的()2【解析】选D.由sinC 可知C=45，光射到斜面的入射角为 60，发生全反射，A错；射到水平界面入射角是30，发生折 射的同时也反射，且折射角大于入
8、射角，B、C错，D对.1n4.一束复色光由空气射向玻璃，发生 折射而分为a、b两束单色光其传 播方向如图所示设玻璃对a、b的 折射率分别为na和nb，a、b在玻璃 中的传播速度分别为va和vb，则()A.na=nb B.nanb C.va=vb D.vavb【解析】选D.由题图据折射定律可知nanb，A、B错；据v=可知vavb，C错、D对.cn5.(2011重庆高考)在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b 在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下：c光的频率最大 a光的传播速度最小 b光的折射率最大 a光的波长比b光的短 根据老师的假定，以上回答正确的是()A.B.C.D.【解析】选C.折射率越大，据h 知，在水中的像看起来就 越浅，b在水下的像最深，说明b光的折射率最小，波长最长，错对；c照亮水面的面积比a的大，说明c光的临界角大于a 光的临界角，则c光的折射率小于a光的折射率，则c光的频率小 于a光的频率，在水中光的传播速度大于a光的传播速度，错对，故选C.01 hn