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,基础诊断,考点突破,随堂演练,基础课时,3,光折射全反射,1/47,知识梳理,知识点一、光折射定律折射率,1,.,折射现象,光从一个介质斜射进入另一个介质时传输方向发生,_,现象，如图,1,所表示。,图,1,改变,2/47,正比,两侧,3,.,折射率,(1),物理意义：折射率反应介质光学特征，折射率大，说明光从真空射入到该介质时,_,，反之偏折小。,(2),定义式：,n,_,，不能说,n,与,sin,1,成正比，与,sin,2,成反比。折射率由介质本身光学性质和光,_,决定。,频率,偏折大,3/47,(3),计算公式：,n,_,，因,v,c,，故任何介质折射率总大于,1,。,知识点二、全反射光导纤维,1,.,全反射,(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，折射光线将,_,，只剩下反射光线现象。,(2),条件：,光从光密介质射向光疏介质。,入射角,_,临界角。,(3),临界角：折射角等于,90,时入射角。若光从光密介质,(,折射率为,n,),射向真空或空气时，发生全反射临界角为,C,，则,sin,C,_,。介质折射率越大，发生全反射临界角越小。,消失,大于等于,4/47,2,.,光导纤维,光导纤维原理是利用光全反射。,知识点三、,试验十一：,测定玻璃折射率,1,.,试验原理：,用插针法找出与入射光线,AO,对应出射光线,O,B,，确定出,O,点，画出折射光线,OO,，然后测量出角,1,和,2,，代入公式计算玻璃折射率。,2,.,试验器材：,白纸、图钉、,_,、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形,_,。,大头针,玻璃砖,5/47,3.,试验过程：,(1),铺白纸、画线。,如图,2,所表示，将白纸用图钉按在平木板上，先在白纸上画出一条直线,aa,作为,_,，过,aa,上一点,O,画出界面,_,MN,，并画一条线段,AO,作为入射光线。,图,2,界面,法线,6/47,把玻璃砖平放在白纸上，使它长边跟,aa,对齐，画出玻璃砖另一条长边,bb,。,(2),插针与测量。,在线段,AO,上竖直地插上两枚大头针,P,1,、,P,2,，透过玻璃砖观察大头针,P,1,、,P,2,像，调整视线方向，直到,P,1,像被,P,2_,，再在观察这一侧依次插两枚大头针,P,3,、,P,4,，使,P,3,挡住,P,1,、,P,2,像，,P,4,挡住,P,1,、,P,2,像及,P,3,，记下,P,3,、,P,4,位置。,移去玻璃砖，连接,P,3,、,P,4,并延长交,bb,于,O,，连接,OO,即为折射光线，入射角,1,AOM,，折射角,2,O,ON,。,用量角器测出入射角和折射角，查出它们正弦值，将数据填入表格中。,改变入射角,1,，重复试验步骤，列表统计相关测量数据。,4.,数据处理：,计算每次折射率,n,，求出平均值,。,挡住,7/47,思索,以下说法是否正确，正确画,“,”,，错误画,“”,。,(1),不论是折射光路，还是全反射光路都是可逆。,(,),(2),假如光线从光疏介质进入光密介质，则不论入射角多大，都不会发生全反射现象。,(,),(3),若光从空气中射入水中，它传输速度一定增大。,(,),(4),在同一个介质中，光频率越大，折射率越大。,(,),答案,(1),(2),(3),(4),8/47,诊疗自测,1,.,一束单色光经空气射入玻璃，这束光,_,。,A.,速度变小，波长变短,B.,速度不变，波长变短,C.,频率增大，波长变长,D.,频率不变，波长变长,答案,A,9/47,2.,光导纤维由,“,内芯,”,和,“,包层,”,两个同心圆柱体组成，其中心部分是内芯，内芯以外部分为包层，光从一端进入，从另一端射出，以下说法正确是,_,。,A.,内芯折射率大于包层折射率,B.,内芯折射率小于包层折射率,C.,不一样频率可见光从同一根光导纤维一端传输到另一端所用时间相同,D.,若紫光以如图,3,所表示角度入射时，恰能在内芯和包层分界面上发生全反射，则改用红光以一样角度入射时，也能在内芯和包层分界面上发生全反射,图,3,10/47,解析,光导纤维是依据全反射原理工作，内芯折射率大于包层折射率，选项,A,正确，,B,错误；不一样频率可见光在同一介质中传输速度不一样，从同一根光导纤维一端传输到另一端所用时间普通不相同，选项,C,错误；若将紫光改用红光也以一样角度入射时，因为红光临界角大于紫光，所以不能在内芯和包层分界面上发生全反射，选项,D,错误。,答案,A,11/47,图,4,12/47,A.,平行于,AC,边光线,B.,平行于入射光线光线,C.,平行于,CB,边光线,D.,平行于,AB,边光线,答案,B,13/47,4.,(,北京丰台区高三期末,),如图,5,所表示，,MN,是空气与某种液体分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中。当入射角是,45,时，折射角为,30,，则以下说法正确是,_,。,图,5,14/47,15/47,答案,C,16/47,5.,“,测定玻璃折射率,”,试验中，在玻璃砖一侧竖直插两个大头针,A,、,B,，在另一侧再竖直插两个大头针,C,、,D,。在插入第四个大头针,D,时，应使它,_,。如图,6,所表示是在白纸上留下试验痕迹，其中直线,a,、,a,是描在纸上玻璃砖两个边。依据该图可算得玻璃折射率,n,_,。,(,计算结果保留两位有效数字,),图,6,17/47,答案,挡住,C,及,A,、,B,像,1.8(1.6,1.9),18/47,19/47,2.,平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体,(,球,),对光路控制：,类别,项目,平行玻璃砖,三棱镜,圆柱体,(,球,),结构,玻璃砖上下表面是平行,横截面为三角形三棱镜,横截面是圆,对光线作用,经过平行玻璃砖光线不改变传输方向，但要发生侧移,经过三棱镜光线经两次折射后，出射光线向棱镜底边偏折,圆界面法线是过圆心直线，经过两次折射后向圆心偏折,应用,测定玻璃折射率,全反射棱镜，改变光传输方向,改变光传输方向,20/47,【例,1,】,江苏单科，,12B(3),人造树脂是惯用眼镜镜片材料。如图,7,所表示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上,P,点。已知光线入射角为,30,，,OA,5 cm,，,AB,20 cm,，,BP,12 cm,，求该人造树脂材料折射率,n,。,图,7,21/47,22/47,方法提炼,处理光折射问题普通方法,(1),依据题意画出光路或者依据已知光路确定入射角和折射角。,(2),利用折射定律建立方程进行求解。,23/47,【变式训练】,1.,平行玻璃砖,一束复色光由空气斜射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光,a,、,b,。已知,a,光频率小于,b,光频率，以下光路图正确是,_,。,解析,两种单色光射入玻璃砖时折射角小于入射角，据此可排除选项,A,、,B,；已知,a,光频率小于,b,光频率，那么,a,光在玻璃砖中折射率较小，入射角相同时，折射角较大，选项,D,正确。,答案,D,24/47,图,8,A.30,B.45 C.60,D.75,25/47,答案,A,26/47,考点二光折射、全反射综合应用,【例,2,】,山东理综，,38(2),半径为,R,、介质折射率为,n,透明圆柱体，过其轴线,OO,截面如图,9,所表示。位于截面所在平面内一细束光线，以角,i,0,由,O,点入射，折射光线由上边界,A,点射出。当光线在,O,点入射角减小至某一值时，折射光线在上边界,B,点恰好发生全反射。求,A,、,B,两点间距离。,图,9,27/47,解析,光路如图；,28/47,29/47,图,10,30/47,解析,在,O,点左侧，设从,E,点射入光线进入玻璃砖后在上表面入射角恰好等于全反射临界角,，则,OE,区域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,31/47,考点三,试验十一：,测定玻璃折射率,【例,3,】,如图,11,所表示，某同学用插针法测定二分之一圆形玻璃砖折射率。在平铺白纸上垂直纸面插大头针,P,1,、,P,2,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,P,3,，使,P,3,挡住,P,1,、,P,2,像，连接,OP,3,，图中,MN,为分界限，虚线半圆与玻璃砖对称，,B,、,C,分别是入射光线、折射光线与圆交点，,AB,、,CD,均垂直于法线并分别交法线于,A,、,D,点。,图,11,32/47,(1),设,AB,长度为,l,1,，,AO,长度为,l,2,，,CD,长度为,l,3,，,DO,长度为,l,4,，为较方便地表示出玻璃砖折射率，需用刻度尺测量,_,，则玻璃砖折射率可表示为,_,。,(2),该同学在插大头针,P,3,前不小心将玻璃砖以,O,为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖折射率将,_(,选填,“,偏大,”“,偏小,”,或,“,不变,”,),。,33/47,34/47,【变式训练】,4.,如图,12,甲所表示为光学试验用长方体玻璃砖，它,_,面不能用手直接接触。在用插针法测定玻璃砖折射率试验中，两位同学绘出玻璃砖和三个针孔,a,、,b,、,c,位置相同，且插在,c,位置针恰好挡住插在,a,、,b,位置针像，但最终一个针孔位置不一样，分别为,d,、,e,两点，如图乙所表示。计算折射率时，用,_(,填,“,d,”,或,“,e,”),点得到值较小，用,_(,填,“,d,”,或,“,e,”),点得到值误差较小。,图,12,35/47,答案,光学,d,e,36/47,1.,(,福建理综，,13),如图,13,，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,折射率分别为,n,a,、,n,b,，则,_,。,图,13,A.,a,b,，,n,a,n,b,B.,a,b,，,n,a,n,b,C.,a,b,，,n,a,n,b,D.,a,b,，,n,a,n,b,37/47,解析,由题图知，三棱镜对,b,光折射率较大，所以,n,a,n,b,。又因为光频率越大，介质对光折射率就越大，故,b,光频率大于,a,光频率，又依据,c,，所以,b,光波长小于,a,光波长，即,a,b,，所以,B,正确，,A,、,C,、,D,错误。,答案,B,38/47,2.,(,四川理综，,3),直线,P,1,P,2,过均匀玻璃球球心,O,，细光束,a,、,b,平行且关于,P,1,P,2,对称，由空气射入玻璃球光路如图,14,。,a,、,b,光相比,_,。,图,14,A.,玻璃对,a,光折射率较大,B.,玻璃对,a,光临界角较小,C.,b,光在玻璃中传输速度较小,D.,b,光在玻璃中传输时间较短,39/47,答案,C,40/47,3.,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，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，在水平白色桌面上会形成,MN,和,PQ,两条彩色光带，光路如图,15,所表示。,M,、,N,、,P,、,Q,点颜色分别为,_,。,图,15,A.,紫、红、红、紫,B.,红、紫、红、紫,C.,红、紫、紫、红,D,.,紫、红、紫、红,41/47,解析,玻璃对红光折射率最小，对紫光折射率最大，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,42/47,4.,(,安徽,“,江南十校,”,联考,),如图,16,所表示，两束细平行单色光,a,、,b,射向置于空气中横截面为矩形玻璃砖下表面，设玻璃砖足够长，若发觉玻璃砖上表面只有一束光线射出，则以下说法中正确是,_,。,图,16,A.,其中有一束单色光在玻璃砖上表面发生了全反射,B.,在玻璃中单色光,a,传输速率小于单色光,b,传输速率,C.,单色光,a,折射率小于单色光,b,折射率,D.,若单色光,a,为黄光，则单色光,b,可能为红光,43/47,答案,C,44/47,5.,新课标全国卷,，,34(2),一厚度为,h,大平板玻璃水平放置，其下表面贴有二分之一径为,r,圆形发光面。在玻璃板上表面放置二分之一径为,R,圆纸片，圆纸片与圆形发光面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光线,(,不考虑反射,),，求平板玻璃折射率。,解析,依据全反射原理，圆形发光面边缘发出光线射到玻璃板上表面时入射角为临界角,(,如图所表示,),设为,，,45/47,46/47,47/47,
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