1、第十三章 第1讲 光的折射、全反射课前复习一、光的折射定律折射率1折射定律(1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在（ ）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比。(2)表达式：n。(3)在光的折射现象中，光路是（ ）的。2折射率(1)折射率是一个反映介质的（ ）的物理量。(2)定义式：n。（从空气到某种介质）(3)计算公式：n，因为vc，c代表光速，所以任何介质的折射率都（ ）。(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角（ ）折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角（ ）折射角。3折射率的理解(1)折射率由（ ）性质决定，与入射角的大小无关
2、。(2)折射率与介质的密度（ ）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（ ），传播速度越（ ）。二、全反射光导纤维1定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，（ ）光线将全部消失，只剩下（ ）光线的现象。2条件(1)光从光密介质（ ）光疏介质；(2)入射角（ ）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（ ），发生全反射的临界角越。4光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射。如图所示。三、光的色散现象(1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光
3、的现象。(2)色散规律：白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光组成的，折射率依次增大，红光的最小，紫光的最大，当一束白光入射到棱镜界面时，七种色光以相同的入射角射到棱镜界面，各种色光的折射角不同，红光偏折得最小，紫光偏折得最大；当它们从另一个界面射出时，仍然是（ ）的偏折最大，（ ）的偏折最小。(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（ ）；不同色光在同一介质中的传播速度不同，根据n，频率越大，折射率越大，则波速（ ）。四、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
4、横截面是圆对光线的作用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五、判断正误1折射率的大小由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关。()2光密介质和光疏介质是相对而言的。同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。()3我国使用的宽带光纤通信网络利用了光的衍射原理。()4光由一种介质进入另一种介质时，光的频率不变。()5不同颜色的光在真空中的传播速度都相同。()6当光发生全反射时反射光的能量小于入射光的能量。()7在同一种介质中，红光的折射率小于紫光的折射率。()8光从空气射入玻璃时，只要入射角足够大就可能发生全反射。()9在潜水员
5、看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里。()10光的传播方向发生改变的现象叫光的折射。()课堂讲解例1、(人教版选择性必修第一册P84T1改编)(多选)光由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气，O点是半圆形玻璃砖的圆心，下图中可能发生的是()变式1、（教材选择性必修一P84页第2题） 光以60入射角从空气射入折射率n3的玻璃中，折射角是多大？例2、（教材选择性必修一P89页第2题）光从折射率为2的介质中以40的入射角射到介质与空气的界面上时，能发生全反射吗？变式2、（2020江苏卷）我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻璃）的_（选填“大”或“
6、小”）。某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为，则该内芯的折射率为_。（取，结果保留2位有效数字）例3、（教材选择性必修一P108页第3题）如图4-1，光沿AO从空气射入折射率为n的介质中，以O点为圆心、R为半径画圆，与折射光线的交点为B，过B点向两介质的交界面作垂线，交点为N，BN与AO的延长线的交点为M。以O点为圆心，OM（设为r）为半径画另一圆。试证明 nRr。变式3、（2021浙江卷）用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示。入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d、已知光束a和b间的夹角为，
7、则（）A光盘材料的折射率B光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二C光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度D光束c的强度小于O点处折射光束的强度例4、（教材选择性必修一P108页第4题）如图4-2，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，紫光、红光分别从B、C点射出。设紫光由O到B的传播时间为tB，红光由O到C的传播时间为tC，请比较tB、tC的大小。变式4、（2021河北卷）将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置，圆心上下错开一定距离，如图所示，用一束单色光沿半径照射半圆柱体A，设圆心处入射角为，当时，A右侧恰好无光线
8、射出；当时，有光线沿B的半径射出，射出位置与A的圆心相比下移h，不考虑多次反射，求：（1）半圆柱体对该单色光的折射率；（2）两个半圆柱体之间的距离d。例5、（教材选择性必修一P108页第5题）在光学仪器中，“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转。如图4-3，ABCD是棱镜的横截面，是底角为45的等腰梯形。现有与BC平行的三条光线射入AB，已知棱镜材料的折射率n2，请根据计算结果在原图上准确作出这三条光线从进入棱镜到射出棱镜的光路图，论证BC面是否有光线射出棱镜，并说明从DC射出的光线跟入射光线相比有什么特点。变式5、（2021全国卷）如图，单色光从折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表
9、面射入。已知真空中的光速为m/s，则该单色光在玻璃板内传播的速度为_m/s；对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围是_stC，故光线在 BC边发生全反射，无法从 BC边射出。光线射到 CD边时，入射角=30，C，则光线从 CD边射出，折射角为y=45。因此从 DC 边射出的光线跟入射光线平行。三条光线的光路图如图所示。变式5、 答案 解析 1 该单色光在玻璃板内传播的速度为2当光垂直玻璃板射入时，光不发生偏折，该单色光通过玻璃板所用时间最短，最短时间3当光的入射角是90时，该单色光通过玻璃板所用时间最长。由折射定律可知最长时间课后巩固1、 答案 解析 根据光的折射定律有，
10、根据光的全反射规律有联立解得2、 答案 n= 解析 （1）从液面上方的各个方向恰好看不到大头针，说明恰好发生全反射，则有n=;由几何关系可知 sin C= ，因此用r和h求折射率的计算式为 n=3、 答案 解析 要使光线不会射入空气，即发生全反射，设临界角为C，即有： 由几何关系得： 联立解得： 4、 答案 C 解析 AB作出两种情况下的光路图，如图所示设，在A处发生全反射故有，由于出射光平行可知，在B处射出，故由于，联立可得，故AB错误；C由可得，故C正确；D由于所以临界角不为30，故D错误。故选C。5、 答案 解析 光路如图所示，由发生全反射的临界角公式 sin C=，可得临界角C=30。
11、若沿 DE 方向射到 AB面上的光线刚好发生全反射，则有ADF=30;同理，若沿DG方向射到 BC面上的光线刚好发生全反射，则有GDC=30;因此FDH=30。根据几何关系可得圆弧FH= ，即这部分光照射圆弧AC的弧长为。6、 答案 AC 解析 AB由题可知可知临界角为45o，因此从D点发出的光，竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光线的边缘，同时C点也恰好是出射光线的边缘，如图所示，因此光线只能从MC段射出，根据几何关系可知，M恰好为AC的中点，因此在 平面上有一半的面积有光线射出，A正确，B错误；C由于频率越高，折射率越大，当光源发出的光的频率变小，折射率也会变小，导致临界角会增大，这时M点上方也会有光线出射，因此出射光线区域的面积将增大，C正确，D错误。故选AC。
