（江苏专版）2019年高考物理总复习 第56讲 光的折射定律全反射讲义.doc

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1、1第第 5656 讲讲 光的折射定律光的折射定律 全反射全反射考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求光的折射定律折射率、光的全反射光导纤维14 年T12B(3)计算，考查了光 的折射定律的应用15 年T12B(3)计算，考查了光 的折射定律的应用17 年T12B(3)计算，考查了光 的折射定律的应用,理解知识整合一、反射定律光从一种介质射到两种介质的分界面时发生反射，反射光线与入射光线、法线处在同一 平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角 二、光的折射 1折射定律：折射光线跟入射光线和法线在同一平面上，并且分别位于_两侧， 入射角 i 的正弦跟折射角 的正弦成

2、正比，即_常数(折射率) 在光的折射现象中，光路是可逆的 2折射率：光从真空射入某种_发生折射时，入射角 i 的正弦跟折射角 r 的正弦之比，叫做介质的折射率，即 n.sini sinr2(1)某种介质的折射率，等于光在真空中的速度 c 跟光在这种介质中的速度 v 之比，即 _ (2)任何介质的折射率均大于_ (3)折射率较大的介质称为_介质，折射率较小的介质称为_介质 三、光的色散 复色光在介质中由于_不同而分解成单色光的现象，叫做光的色散 一束白光通过三棱镜后产生色散在屏上形成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫彩色光谱，说 明白光是_ 不同色光在介质中的速度是不同的，红光在玻璃中的光速最大，故红光

3、在玻璃中的折射 率最小，偏向角也最小，而紫光在玻璃中的光速最小，故紫光在玻璃中的折射率最大，偏向 角也最大，因此白光由于各色光通过棱镜后偏向角不同而产生色散现象(如图)说明： (1)白光为复色光 (2)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_红、橙、 黄、绿、蓝、靛、紫中，频率最大的是_，折射率最大的是_ (3)不同色光在同一介质中传播速度不同红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫中，在同一介 质中，光速最大的是_ 四、全反射 1发生全反射的条件 (1)光从光密介质射向光疏介质； (2)入射角大于或等于临界角 2临界角 (1)在全反射中，当折射角等于 90时的入射角叫临界角(2)临界角 C

4、 的计算：当光线由某种折射率为 n 的介质射入真空(或空气)时，sinC .1 n3全反射现象的应用 (1)在理解并掌握了全反射现象及其产生的条件后，可以举出一些现象，运用全反射的 知识进行分析解释例如，草叶上的露珠在阳光照射下晶莹透亮，空试管放在盛水的烧杯中， 会看到试管壁很明亮，等等 (2)光导纤维是全反射的实际应用 光纤传输信息，要求光纤内芯的折射率大于外套的折射率，光传播时在内芯与外套的界 面上发生全反射光纤通信的主要优点是容量大3方法技巧考点 1 对折射定律和折射率的理解 1对折射定律的理解(1)注意光线偏折的方向：如果光线从折射率(n1)小的介质射向折射率(n2)大的介质， 折射光

5、线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大(减小)折射角也会增大 (减小)；如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于 折射角，并且随着入射角的增大(减小)折射角也会增大(减小) (2)折射光路是可逆的，如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射，定律中的公式就变为 ，式中 1、2分别为此时的入射sin1 sin21 n角和折射角 2对折射率的理解 (1)折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度 c 跟光在这种介质中传播速度 v 之比，即 n ，单色光在折射率较大的介质中光速较小c v(2)折射率 n

6、 是反映介质光学性质的物理量，虽然折射率的定义式：n，但它的sini sin大小由介质本身及入射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关 【典型例题 1】 (16 年南京三模)如图所示，半径为 R 的扇形 AOB 为透明柱状介质的横 截面，圆心角AOB60.一束平行于角平分线 OM 的单色光由 OA 边射入介质，折射光线平 行于 OB 且恰好射向 M(不考虑反射光线，已知光在真空中的传播速度为 c)求： (1)从 M 处射出的光线与 OM 的夹角； (2)光在介质中的传播时间1.如图所示为直角三棱镜的截面图，一条光线平行于 BC 边入射，经棱镜 折射后从 AC 边射出已知A60，求： (1)棱

7、镜材料的折射率 n； (2)光在棱镜中的传播速度 v(真空中光速为 c)4考点 2 对全反射条件的理解 全反射条件：(1)光由光密介质射向光疏介质； (2)入射角大于或等于临界角 临界角 C 表示式：由折射定律知，光由某介质射向真空(或空气)时，若刚好发生全反射，则 n.1 sinC【典型例题 2】 如图所示，一半圆形玻璃砖半径 R18 cm，可绕其圆心 O 在纸面内转 动，M 为一根光标尺，开始时玻璃砖的直径 PQ 与光标尺平行，一束激光从玻璃砖左侧垂直 于 PQ 射到 O 点，在 M 上留下一光点 O1.保持入射光方向不变，使玻璃砖绕 O 点逆时针缓慢 转动，光点在标尺上移动，最终在距离

8、O1点 h32 cm处消失已知 O、O1间的距离 l24 cm，光在真空中传播速度 c3.0108 m/s.求： (1)玻璃砖的折射率 n； (2)光点消失后，光从射入玻璃砖到射出过程经历的时间 t.2.(17 年南通一模)如图所示，一段圆柱形光导纤维长 L20 cm，圆形截 面内芯直径 d4.0 cm，内芯的折射率 n11.73，外套的折射率 n21.41.光从光导纤维的 左端中心以入射角 160射入，经多次全反射后从右端面射出，不考虑光在右端面的反 射求： (1)光线从空气进入光导纤维的折射角 2； (2)光在光导纤维中发生全反射的次数 N.考点 3 光的色散 如图所示，一束白光通过三棱镜

9、后会分解成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色组成的 光谱注意：我们把射出棱镜的光线与入射光线方向的夹角叫光通过棱镜的偏向角，实验表 明，白光色散时，红光的偏向角最小，紫光的偏向角最大，这说明玻璃对不同色光的折射率 不同，紫光的折射率最大，红光的折射率最小5【典型例题 3】 如图，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( )AanbBab，nab，nanb3.雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹设水滴是球形的，图中 的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d 代表四条不同颜 色的出射光

10、线，则它们可能依次是( )A紫光、黄光、蓝光和红光B紫光、蓝光、黄光和红光C红光、蓝光、黄光和紫光D红光、黄光、蓝光和紫光当堂检测 1.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( )第 1 题图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6C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 2水中某一深处有一点光源 S，可以发出 a、b 两种单色光，其由水中射出水面的光路 如图所示关于这两种单色光性质的比较，下列判断正确的是( )Aa 光的频率比 b 光的小Ba 光的折射率比 b 光的大Ca 光在水中的传播速

11、度比 b 光的小Da 光在水中的波长比 b 光的小第 2 题图第 3 题图3如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角ABC，A 为直角此截面所在平面内的 光线沿平行于 BC 边的方向射到 AB 边，进入棱镜后直接射到 AC 边上，并刚好能发生全反 射该棱镜材料的折射率为( )A. B. C. D.323 2624(17 年南通三模)如图所示，在水平桌面上倒立着一个透明圆锥，底面是半径 r0.24 m的圆，圆锥轴线与桌面垂直，过轴线的竖直截面是等腰三角形，底角 30. 有一束光线从距轴线 a0.15 m处垂直于圆锥底面入射，透过圆锥后在水平桌面上形成一个 小光点已知透明圆锥介质的折射率 n1.73，

12、真空中光速 c3.0108 m/s.求： (1)光在圆锥中传播的时间 t； (2)桌面上光点到圆锥顶点 O 间的距离 l.第 4 题图5(17 年江苏高考)人的眼球可简化为如图所示的模型，折射率相同、半径不同的两个 球体共轴，平行光束宽度为 D，对称地沿轴线方向射入半径为 R 的小球，会聚在轴线上的 P 点取球体的折射率为，且 DR，求光线的会聚角 (示意图未按比例画出)227第 5 题图第 56 讲 光的折射定律 全反射 知识整合 基础自测二、1.法线 2.介质 (1)n (2)1 (3)光密 光疏sini sinc v三、折射率 复色光 (2)大 紫光 紫光 (3)红光 方法技巧典型例题

13、1 (1)60 (2) 【解析】(1)n R csin60 sin303sin sin30360(2)2xcos30R v t .c nx vR c变式训练 1 (1) (2)c 【解析】333(1)由题意可得光在玻璃中的折射角为 30所以，nsin60 sin303(2)根据n 得 vc.c v33典型例题 2(1)1.67 (2)2109s 【解析】 (1)发生全反射时光路如答图，tan h l4 3全反射临界角C 2玻璃的折射率n 1.671 sinC5 3(2)光在玻璃中传播的速度 vc n全反射时光穿过玻璃砖的时间 t2109s2R v变式训练 2(1)30 (2)3 次 【解析】

14、(1)由折射定律有n1sin1 sin2代入数据得230(2)由几何关系有N1Ld2tan60 dtan60代入数据得N3.4 取N3 次 典型例题 3B 【解析】 由图可知，a、b两束光通过三棱镜后，发生色散，b的 折射较明显，所以三棱镜对b光的折射率较大又因为光的频率越大，介质对光的折射率 就越大，所以b的频率大于a的频率由Cv可知频率越大的光，波长越小所以 B 正 确 变式训练 3B 【解析】 由折射图像可知a光的偏折程度最大，说明水滴对a的 折射率最大，故a的频率最大，由vf可知，a的波长最小，abcd偏折程度依次减小， 故为紫光、蓝光、黄光和红光 当堂检测 1D 【解析】 发光小球沿

15、水平方向发出的光，均能射出玻璃缸，不发生全反射， 选项 A 错误；小球发出的光射到水面上时，当入射角大于等于临界角时，会发生全反射， 选项 B 错误；光的频率由光源决定，光由一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，选项 C 错误；根据n ，光在水中的传播速度较小，选项 D 正确c v2A 【解析】 据图知，a、b两束光的入射光相等，b光的折射角大于a光的折射 角，根据折射定律可得出a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，由cf则知a光的波长大于b光的波长，由v 知，a光在水中的传播速度大故 A 正c n确，BCD 错误 3D 【解析】 光线沿平行于BC边的方向射到AB边上，第

16、一次折射时入射角为45，射到AC边刚好发生全反射根据全反射公式 sinC ，在AC边上的入射角为临界角1 nC，根据几何关系，第一次折射时的折射角为 90C，根据折射定律为n，联立两式可以计算可得n，所以 D 项正确；ABC 项错误sin45 sin（90C）sin45 cosC624(1)3.01010s (2)0.10 m 【解析】(1)圆锥中的光速 vc n传播时间 t （ra）tan v解得 t3.01010s (2)光线从底面垂直入射后沿直线射到圆锥侧面上的O点发生折射，光路如图所示， 由几何关系可知入射角为，设折射角为，则nsin sin解得 60 由几何关系可知OPO为等腰三角形，则2lcosa cos解得 l0.10 m.第 4 题图530 【解析】 由几何关系 sini，解得i45D 2R则由折射定律n，解得30sini sin且 i ，解得30.2