2019年高考物理一轮复习第十六章光与电磁波相对论简介第1讲光的折射全反射学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 1 讲 光的折射、全反射 板块一 主干梳理 夯实基础 【知识点 1】 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 改变 的现象。 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 两侧 ；入射角的正弦与折射角的正弦 成正比 。 (2)表达式： sin 1sin2 n12，式中 n12是比例常数。 (3)在光的折射现象中，光路是 可逆 的。 3折射率 (1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时， 入射角 的正弦与 折 射角 的正弦的比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号

2、n 表示。 (2)物理意义：折射率仅反映介质的 光学 特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小。 (3)定义式： n sin 1sin2，不能说 n 与 sin 1成正比、与 sin 2成反比，对于确定的某种介质而言，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。折射率由介质本身的光学性质和光的 频率 决定。 (4)光在不同介质中的速度不同；某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度 c 与光在这种介质中的传播速度 v 之比，即 n cv，因 vnb， A、 B 错误。由 n cv可知，折射率大的光在玻璃中的传播速度小，所以 vavb， C 错误， D 正确。 考点 2 光的折射、全反

3、射的综合应用 拓展延伸 1发生全反射的条件 (1)光必须从光密介质进入光疏介质； (2)入射角必须大于或等于临 界角。 2全反射的理解 (1)如果光从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。 (2)光的全反射遵循光的反射定律，光路是可逆的。 【 精品教育资源文库 】 (3)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。当折射角等于 90 时，实际上已经没有折射光了。 (4)全反射现象从能量角度的理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界

4、角时，折射光的能量减弱为零，这时就发生了全反射。 3全反射的有关现象 海水浪花呈白色、玻璃或水中的气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、海市蜃楼、钻石的光彩夺目、水下的灯不能照亮整个水面等。 4全反射的应用 (1)全反射棱镜 (2)光导纤维 结构：简称光纤，是一种透明的玻璃纤维丝，直径在几微米到一百微米之间，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，即内芯是光密介质，外套是光疏介质。 原理：光在光纤的内芯中传播，每次射到内芯和外套的界面上时，入射角都大于临界角，从而发生全反射。 例 2 如图所示， ABCD 是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内 的一束光从 O 点垂直 AD 边射入。已

5、知棱镜的折射率 n 2， AB BC 8 cm， OA 2 cm， OAB 60 。 (1)求光 第 一次射出棱镜时，出射光的方向。 (2)第 一次的出射点距 C_cm。 (1)如何求发生全反射时的临界角 C? 提示： 根据 sinC 1n，即可求得临界角 C。 (2)如何判定光在 AB 边是否发生全反射？ 提示： 由光路图和已知 A 60 ，确定光在 AB 界面时的入射角，如果入射角大于或等于临界角 C，则发生全反射，否则既有折射又有反射。 尝试解答 (1)与 CD 边夹角 45 斜向左下方 (2)4 33 。 【 精品教育资源文库 】 (1)设发生全反射的临界角为 C，由折射定律得 si

6、nC 1n，代入数据得 C 45 。光路图如图所示，由几何关系可知光在 AB 边和 BC 边的入射角均为 60 ，均发生全反射。设光在 CD 边的入射角为 ，折射角为 ，由几何关系得 30 ，小于临界角，光 第 一次射出棱镜是在 CD 边，由折射定律得 n sinsin ，代入数据得 45 。 (2)由于 AO 2 cm， OAB 60 可得 AE 4 cm， BE 4 cm， EBF 为等腰三角形，故 BF 4 cm， FC 4 cm。 因为 30 ，则出射点跟 C 的距离 d FCtan30 4 33 cm。 总结升华 解答全反射类问题的技巧 解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件

7、：一、光必须从光密介质射入光疏介质；二、入射角大于或等于临界角。利用好光路图中的临界光线，准确判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键。作光路图时尽量准确，与实际相符，以利于问题的分析。 跟踪训练 2018 福建 南平模拟 半径为 R 的四分之一圆柱形透明体，圆心为 O，放置在水平面上；一细束单色光从 P 点垂直于侧面射入透明体，从 M 点射出的光线照射到水平面上的 B 点，已知 OP 12R，测得 OB 间的距离为 3R。 【 精品教育资源文库 】 (1)求透明体材料的折射率； (2)若要使折射光线消失，则入射点到 O 点的距离应满足什么条件？ 答案 (1) 3 (2) 33 R OP R

8、 解析 (1)过 M 点作法线交于 O 点，如图甲所示，在 OPM 中， sin OPOM 12， 则 30 过 M 点作 OB 的垂线交 OB 于 N 点， 则 ON Rcos 32 R NB OB ON 32 R 在 NBM 中， tan MNNB 33 则 30 ， 由几何关系可知 60 则透明体的折射率 n sinsin 得 n 3。 (2)由 sinC 1n 可得 sinC 33 可得 OP 33 R 若要使折射光线消失，即发生全反射，如图乙所示，则入射点到 O 点的距离应满足 33 R OP R。 【 精品教育资源文库 】 考点 3 测定玻璃的折射率 解题技巧 求折射率的四种方法

9、 1计算法：用量角器测量入射角 1和折射角 2，算出不同入射角时对应的 sin 1sin2，并取平均值。 2图象法：变换不同的入射角 1，测出对应的不同的折射角 2，作 sin 1 sin 2图象，由 n sin 1sin2可知图象应为 一条过原点的直线，如图所示，其斜率就是玻璃的折射率。 3辅助线段法：利用直尺作辅助线，测出辅助线的长度，求玻璃的折射率。 如图所示，作辅助线 AB 垂直于 OB ，量出 AB 、 OA ，作辅助线 CD 垂直于 OD ，量出 CD 、 OC ，则 sin 1ABOA， sin 2CDOC，即可求出： n sin 1sin2AB OCOA CD。 4 “ 单位圆法 ” ：以入射点 O 为圆心，以适当长度 R 为半径画圆，交入射光线 OA 于 E 点，交折射光线 OO于 E 点，过 E 作 NN 的垂线 EH，过 E 作 NN 的垂线 E H 。如图所示， sin 1 EHOE， sin 2 E HOE ，