1、基础课时3 光的折射 全反射知识梳理 知识点一、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_的现象，如图1所示。改变图1 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_；入射角的正弦与折射角的正弦成_。两侧正比(2)表达式：sin 1sin 2n12，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_，反之偏折小。偏折大(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_决定。频
2、率sin 1sin 2(3)计算公式：n_，因v 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射，沿原路返回到达C点射出。答案()2R()光线从 G 点射出时，OGOC 32 R，射到 G 点的光有一部分被反射，沿原路返回到达 C 点射出考点三 实验：测定玻璃的折射率【例3】如图10所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，图中MN为分界线，虚
3、线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点。图10(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量_，则玻璃砖的折射率可表示为_。(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将_(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。解析(1)sin 1 l1BO，sin 2 l3CO，因此玻璃的折射率nsin 1sin 2l1BOl3COl1l3，因此只需测量 l1 和 l3 即可。(2)当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，在
4、处理数据时，认为 l1是不变的，即入射角不变，而 l3 减小，所以测量值 nl1l3将偏大。答案(1)l1 和 l3 nl1l3(2)偏大【变式训练】4.如图11甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的_面不能用手直接接触。在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图乙所示。计算折射率时，用_(填“d”或“e”)点得到的值较小，用_(填“d”或“e”)点得到的值误差较小。图11 解析 光学面若被手接触污染，会影响观察效果，增大实验误差；分别连接 cd 和 c
5、e 并延长到界面，与界面分别交于 f、g 两点，由 nsin 1sin 2不难得出用 d 点得到的折射率值较小，过 c 点的出射光线应平行于 ab，利用直尺比对并仔细观察，可知 ecab，故用 e 点得到的折射率值误差较小。答案 光学 d e 1.(2015福建理综，13)如图12，一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a、b，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则()图12 A.ab，nanbB.ab，nanb C.ab，nanbD.ab，nanb 解析 由题图知，三棱镜对b光的折射率较大，所以nanb。又因为光的频率越大，介质对光的折射率就越大，故b光的频率大于
6、a光的频率，又根据c，所以b光的波长小于a光的波长，即ab，所以B正确，A、C、D错误。答案 B 2.(2015四川理综，3)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13。a、b光相比()图13 A.玻璃对a光的折射率较大 B.玻璃对a光的临界角较小 C.b光在玻璃中的传播速度较小 D.b光在玻璃中的传播时间较短 解析 由图可知，b 折射程度较大，故玻璃对 b 的折射率较大，A 错误；由 sin C1n知 b 的临界角较小，B 错误；由 vcn知，b在玻璃中的传播速度较小，C 正确；由 tsv知，b 在玻璃中传播距离大且传播速度小，故 b
7、在玻璃中的传播时间较长，D 错误。答案 C 3.2015重庆理综，11(1)虹和霓是太阳光在水珠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14所示。M、N、P、Q点的颜色分别为()图14 A.紫、红、红、紫B.红、紫、红、紫 C.红、紫、紫、红D.紫、红、紫、红 解析 玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，由折射定律和反射定律可知M点为紫色、N点为红色，P点为红色，Q点为紫色，故A项正确。答案 A 4.(2016安徽“江南十校”联考)如图15所示，两束细平行单色光a、b射向置于空
8、气中横截面为矩形的玻璃砖的下表面，设玻璃砖足够长，若发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出，则下列说法中正确的是()图15 A.其中有一束单色光在玻璃砖的上表面发生了全反射 B.在玻璃中单色光a的传播速率小于单色光b的传播速率 C.单色光a的折射率小于单色光b的折射率 D.若单色光a为黄光，则单色光b可能为红光 解析 a、b 光射入玻璃砖的光路如图，由光路的可逆可知，两束光不会发生全反射，A 错误；a 光折射率小于 b 光，由 ncv得，a 光在玻璃中传播速率大，B 错误，C 正确；光的频率越大，折射率越大，a 光折射率小，则频率小，D 错误。答案 C 5.2014新课标全国卷，34(2)一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面。在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上。已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率。解析 根据全反射原理，圆形发光面边缘发出的光线射到玻璃板上表面时入射角为临界角(如图所示)设为，且 sin 1n。根据几何关系得：sin Lh2L2而 LRr联立以上各式，解得 n1（hRr）2。答案 1（hRr）2小结巧记1 个定律光的折射定律3 个概念折射率、全反射及色散的概念2 个公式nsin 1sin 2，sin C1n