高中物理【光的折射 全反射】知识点、规律总结
第52讲 光的折射 全反射
第52讲光的折射全反射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改变的现象，如图所示．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；入射角的正弦值与折射角的正弦值成正比．(2)表达式：sinθ1sinθ2＝n12，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征，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折角大，反之偏折角小．(2)定义式：n＝sinθ1sinθ2，不能说n与sinθ1成正比，与sinθ2成反比．折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定．(3)计算公式：n＝cv，因v<c，故任何介质的折射率总大于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，折射光线消失，只剩下反射光线的现象．(2)条件：①光从光密介质射向光疏介质．②入射角大于等于临界角．(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＝1 n.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．2．光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射(如图)．(1)光的传播方向发生改变的现象叫光的折射．(×)(2)折射率跟折射角的正弦成正比．(×)(3)入射角足够大，也不一定能发生全反射．(√)(4)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定增大．(×)(5)已知介质对某单色光的临界角为C，则该介质的折射率等于1sin C.(√)1．(多选)一束光从空气射向折射率n＝2的某种玻璃的表面，如图所示．i代表入射角，则(BCD)A．当入射角i＝0°时不会发生折射现象B．无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45°C．欲使折射角r＝30°，应以i＝45°的角度入射D．当入射角i＝arctan2时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直E．当入射角大于临界角时，会发生全反射解析：当入射角i＝0°时，光能从空气进入玻璃，故发生了折射，解得r＝现象，A错误；当入射角是90°时，根据折射定律n＝sin isin r45°，所以无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45°，B正确；，解得i＝45°，故C正确；欲使折射角r＝30°，根据折射定律n＝sin isin r当i＝arctan2，有tan i＝2，设入射角为i，折射角为r，根据折射定律n＝sin i＝tan i，解得sin r＝cos i，所以反射光线跟折射光线恰sin r好互相垂直，故D正确；光从空气射入玻璃不会发生全反射，E错误．2．(多选)如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径，M 点是玻璃球的最高点，来自B 点的光线BD 从D 点射出，出射光线平行于AB .已知∠ABD ＝30°，光在真空中的传播速度为c ，则( ABE )A ．此玻璃的折射率为 3B ．光线从B 到D 需用时3R cC ．若增大∠ABD ，光线不可能在DM 段发生全反射现象D ．若减小∠ABD ，从AD 段射出的光线均平行于ABE ．若∠ABD ＝0°，则光线从A 点射出，传播方向不变，光的传播速度增大解析：由题图可知，光线在D 点的入射角为i ＝30°，折射角为r ＝60°，由折射率的定义得n ＝sin r sin i，故n ＝3，A 正确；光线在玻璃中的传播速度为v ＝c n ＝33c ，由题图知BD ＝3R ，所以光线从B 到D 需用时t ＝BD v ＝3R c ，B 正确；若增大∠ABD ，则光线射向DM段时入射角增大，射向M 点时入射角为45°，而临界角满足sin C ＝1n ＝33<22＝sin45°，即光线可以在DM 段发生全反射现象，C 错误；要使出射光线平行于AB ，则入射角必为30°，D 错误；入射角为0°时，折射角为0°，光沿直线传播，传播速度增大，E 正确．3．在“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示．在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“＋”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4.在插P3和P4时，应使(C)A．P3只挡住P1的像B．P4只挡住P2的像C．P3同时挡住P1、P2的像D．P3不需要挡住P1或P2的像解析：由测定玻璃的折射率的实验过程可知，P3应挡住P1和P2的像，P4应挡住P2、P1的像和P3，以此来确定经过P1和P2的光线透过玻璃砖后的折射光线．4．“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的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，要使它挡住A、B的像及C.图所示是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边．根据该图可算得玻璃的折射率n＝1.8(1.6～1.9均可)．(计算结果保留两位有效数字)解析：“测定玻璃的折射率”实验是利用大头针得到入射光线，在另一侧插入大头针挡住前面的A 、B 的像来确定C ，同样插入大头针D 同时挡住A 、B 的像及C ，C 和D 确定了出射光线，利用入射点和出射点的连线来确定折射光线，作出法线FG ，连接OO ′，以O 点为圆心画圆(圆未画出)，分别交AB 、OO ′于E 、Q 两点，分别过E 、Q 向GF 作垂线EG 、FQ 并用毫米刻度尺测其长度，如图所示，根据n ＝sin θ1sin θ2，可得n ＝EG FQ ≈1.8. 5．Morpho 蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图如图所示．一束光以入射角i 从a 点入射，经过折射和反射后从b 点出射．设鳞片的折射率为n ，厚度为d ，两片之间空气层厚度为h .取光在空气中的速度为c ，求光从a 到b 所需的时间t .解析：设光在鳞片中的折射角为γ，根据折射定律有sin i＝n sinγ在鳞片中传播的路程l1＝2dcosγ传播速度v＝cn，传播时间t1＝l1v解得t1＝2n2dc n2－sin2i同理，在空气中的传播时间t2＝2hc cos i则t＝t1＋t2＝2n2dc n2－sin2i ＋2h c cos i.答案：2n2dc n2－sin2i＋2hc cos i知识点一折射定律与折射率的应用1．对折射率的理解(1)公式n＝sinθ1sinθ2中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角．(2)折射率与入射角的大小无关，与介质的密度无关，光密介质不是指密度大的介质．(3)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关．同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小．(4)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率不变．2．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制典例(2019·济南模拟)如图所示，某透明材料制成的半球形光学元件直立放置，其直径与水平光屏垂直接触于M点，球心O与M间的距离为10 3 cm.一束激光与该元件的直径成30°角射向圆心O，结果在光屏上出现间距为d＝40 cm的两个光斑，请完成光路图并求该透明材料的折射率．【解析】光屏上的两个光斑分别是激光经光学元件反射与折射的光线形成，其光路图如图所示：依题意，R＝10 3 cm，据反射规律与几何关系知，反射光线形成的光斑P1与M点的距离为：d1＝R tan30°激光束的入射角i＝60°，设其折射角为γ，由几何关系可知，折射光线形成的光斑P2与M点间距为：d2＝R cotγ据题意有：d1＋d2＝d联立各式并代入数据解得：cotγ＝3，即γ＝30°折射率：n ＝sin i sin γ＝sin60°sin30°＝ 3. 【答案】 光路图见解析 3【突破攻略】 解决光的折射问题的思路(1)根据题意画出正确的光路图．(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准．(3)利用折射定律、折射率公式求解．(4)注意折射现象中光路的可逆性．1．某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n .如图甲所示，O 是圆心，MN 是法线，AO 、BO 分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i 和折射角r ，作出sin i -sin r 图象如图乙所示．则( B )A ．光由A 经O 到B ，n ＝1.5B ．光由B 经O 到A ，n ＝1.5C ．光由A 经O 到B ，n ＝0.67D ．光由B 经O 到A ，n ＝0.67解析：由sin i －sin r 图象可知，同一光线sin r >sin i ，即r >i ，故r为光线在空气中传播时光线与法线的夹角，则BO 为入射光线，OA为折射光线，即光线由B 经O 到A ，折射率n ＝sin r sin i ＝0.90.6＝1.5，故选项B 正确，选项A 、C 、D 错误．2．如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB 面上，经AB 和AC 两个面折射后从AC 面进入空气．当出射角i ′和入射角i 相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ.已知棱镜顶角为α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为( A )A.sin α＋θ2sin α2B.sin α＋θ2sin θ2C.sin θsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ－α2D.sin αsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α－θ2解析：如图所示，设AB 面上的折射角为γ，AC面上的入射角为γ′，由于i ′＝i ，由光的折射定律及光路可逆知γ′＝γ，又设两法线的夹角为β，则由几何关系得：γ＋γ′＋β＝180°，又由α＋β＝180°，则解得：γ＝α2，又由几何关系得：γ＋γ′＋θ＝i ＋i ′，解得：i ＝α＋θ2，则棱镜对该色光的折射率n ＝sin i sin γ＝sin α＋θ2sin α2，故A 正确． 知识点二 光的全反射1．求解光的折射、全反射问题的四点提醒(1)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．(2)如果光线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．(3)光的反射和全反射现象，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的．(4)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．2．求解全反射现象中光的传播时间的注意事项(1)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即v ＝c n .(2)全反射现象中，光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定．(3)利用t ＝l v 求解光的传播时间．3．解决全反射问题的一般步骤(1)确定光是从光密介质进入光疏介质．(2)应用sin C＝1n确定临界角．(3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射．(4)如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图．(5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题．典例(2016·海南卷)如图，半径为R的半球形玻璃体置于水平桌面上，半球的上表面水平，球面与桌面相切于A点．一细束单色光经球心O从空气中射入玻璃体内(入射面即纸面)，入射角为45°，出射光线射在桌面上B点处．测得AB之间的距离为R2.现将入射光束在纸面内向左平移，求射入玻璃体的光线在球面上恰好发生全反射时，光束在上表面的入射点到O点的距离．不考虑光线在玻璃体内的多次反射．【解析】当光线经球心O入射时，光路图如图甲所示．设玻璃的折射率为n，由折射定律有n＝sin isin r式中，入射角i＝45°，r为折射角．△OAB为直有三角形，因此sin r＝ABOA2＋AB2发生全反射时，临界角C满足sin C＝1n在玻璃体球面上光线恰好发生全反射时，光路图如图乙所示．设此时光线入射点为E，折射光线射到玻璃体球面的D点．由题意有∠EDO＝C在△EDO内，根据正弦定理有ODsin(90°－r)＝OE sin C联立以上各式并利用题给条件得OE＝22R.【答案】2 2R【突破攻略】解答全反射类问题的技巧(1)解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件．①光必须从光密介质射入光疏介质．②入射角大于或等于临界角．(2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符．3．(2019·黑龙江哈尔滨模拟)(多选)关于全反射下列说法中正确的是(AC)A．光从光密介质射向光疏介质时可能发生全反射B．光从光疏介质射向光密介质时可能发生全反射C．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射D．光从其传播速度大的介质射向其传播速度小的介质时可能发生全反射解析：当光从光密介质射向光疏介质时有可能发生全反射；由n＝cv可知，光在其中传播速度越大的介质，折射率越小，传播速度越小的介质，折射率越大，故A、C正确．4．(2019·绵阳模拟)如图所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃砖，下列说法不正确的是(A)A．只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖B．只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖C．通过圆心的光线将沿直线穿过而不发生偏折D．圆心两侧一定范围外的光线将在曲面上发生全反射解析：通过圆心的光线将沿直线穿过而不发生偏折，入射角为零．由圆心向外的光线，在半圆曲面上进入真空时的入射角逐渐增大并趋近90°角，入射角一定会大于临界角，所以一定会发生全反射，故只有圆心两侧一定范围内的光线在曲面上不发生全反射，圆心两侧一定范围外的光线将在曲面上发生全反射，A错误．5．(2017·全国卷Ⅲ)如图，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO′表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线)．已知玻璃的折射率为1.5，现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)．求：(1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；(2)距光轴R3的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离．解析：(1)如图，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角i c时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l.i＝i c①设n是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有n sin i c＝1②由几何关系有sin i＝lR③联立①②③式并利用题给条件，得l＝23R④(2)设与光轴相距R3的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i 1和r 1，由折射定律有n sin i 1＝sin r 1⑤设折射光线与光轴的交点为C ，在△OBC 中，由正弦定理有sin ∠C R ＝sin (180°－r 1)OC⑥ 由几何关系有∠C ＝r 1－i 1⑦sin i 1＝13⑧ 联立⑤⑥⑦⑧式并结合题给条件，得OC ＝3(22＋3)5R ≈2.74R 答案：(1)23R (2)2.74R 知识点三 光的散射现象1．光的色散现象(1)现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带．(2)成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象．2．不同颜色的比较6．(2017·北京卷)如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光．如果光束b是蓝光，则光束a可能是(D)A．红光B．黄光C．绿光D．紫光解析：作出光在玻璃砖中的光路图如图所示，由图可知，光束a的折射角小，由折射定律知，光束a的折射率大，则光束a的频率大于光束b的频率，故光束a可能是紫光，选项D正确．7．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λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，则(B)A．λa<λb，n a>n bB．λa>λb，n a<n bC．λa<λb，n a<n bD．λa>λb，n a>n b解析：由题图可知，b光偏折大，折射率大，频率大，波长小，故选B.8．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，入射光线在此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是(B)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、蓝光和紫光解析：四种光线红、黄、蓝、紫的频率为f红<f黄<f蓝<f紫，故其折射率n红<n黄<n蓝<n紫，因折射率大，光在折射时，偏折程度大，故太阳光经水滴折射后，在水中传播，从上到下依次为红光、黄光、蓝光、紫光，再由光的反射定律，结合传播图可知其反射后从上到下顺序颠倒，因此出射光依次为紫光、蓝光、黄光和红光，B正确，A、C、D均错．知识点四实验：测定玻璃的折射率1．实验原理如图所示，当光线AO 1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO 1对应的出射光线O 2B ，从而求出折射光线O 1O 2和折射角θ2，再根据n 12＝sin θ1sin θ2或n ＝PN QN ′算出玻璃的折射率．2．实验步骤(1)如图所示，把白纸铺在木板上．(2)在白纸上画一直线aa ′作为界面，过aa ′上的一点O 画出界面的法线NN ′，并画一条线段AO 作为入射光线．(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa ′重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb ′.(4)在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2.(5)从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住．再在bb′一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P3、P1、P2的像．(6)移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′.连接O、O′，OO′就是玻璃砖内折射光线的方向．∠AON为入射角．∠O′ON′为折射角．(7)改变入射角，重复实验．3．数据处理(1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.算出不同入射角时的sinθ1sinθ2，并取平均值．(2)作sinθ1-sinθ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sinθ1-sinθ2图象，由n＝sinθ1sinθ2可知图象应为直线，如图所示，其斜率就是玻璃折射率．(3)“单位圆法”确定sinθ1、sinθ2，计算折射率n.以入射点O 为圆心，以一定长度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，sinθ1＝EHOE，sinθ2＝E′H′OE′，OE＝OE′＝R，则n＝sinθ1sinθ2＝EHE′H′.只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n.典例在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示．(1)在下图中画出完整的光路图．(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________.(保留三位有效数字)(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图乙所示．图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和________(选填“A”或“B”)．【解析】(2)折射率n＝sin isin r，sin i与sin r可利用图中的方格进行粗略的计算，或是利用直尺测量计算．(3)光路图如图所示，光线P1P2经两次折射后沿P3A射出，所以填A.【答案】(1)如图所示(2)1.53(1.50～1.56均正确)(3)A9．用三棱镜做测定玻璃折射率的实验．先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住．接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示．(1)在图上画出所需的光路．(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是________，在图上标出它们．(3)计算折射率的公式是n＝________.解析：(1)如图所示，画出通过P 1、P 2的入射光线，交AC 面于O ，画出通过P 3、P 4的出射光线交AB 面于O ′.连接OO ′，则光线OO ′就是入射光线P 1P 2在三棱镜中的折射光线．(2)在所画的图上注明入射角θ1和折射角θ2，并画出虚线部分． 方法1：用量角器量出θ1和θ2.方法2：用直尺测出线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度．方法3：以入射点O 为圆心，以适当长R 为半径画圆，交入射光线于I ，交折射光线(或折射光线的延长线)于J ，过I 、J 两点分别向法线NN ′作垂线交法线于I ′、J ′点．用直尺量出II ′和JJ ′的长．(3)方法1：n ＝sin θ1sin θ2方法2：因为sin θ1＝EF OE ，sin θ2＝GH OG ，则n ＝EF OE GH OG＝EF ·OG OE ·GH. 方法3：因为sin θ1＝II ′R ，sin θ2＝JJ ′R ，则n ＝II ′JJ ′. 答案：见解析10．(2019·河北沧州模拟)两位同学用两面平行的玻璃砖做“测定玻璃的折射率”实验．(1)甲同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O 点为圆心，OA 为半径画圆，交OO ′延长线于C 点，过A 点和C 点作垂直于法线的线段分别交法线于B 点和D 点，如图所示．测量有关线段长度，可得玻璃的折射率n ＝AB CD .(用图中线段表示)(2)乙同学在画界面时，不小心将两界面ab 和cd 间距画得比玻璃砖宽度大些，下界面与实际相同，如图所示．若操作无误，则他测得的折射率比真实值不变(填“偏大”“偏小”或“不变”)．解析：(1)题图甲中AO 为入射光线，OO ′是折射光线，设光线在玻璃砖上表面的入射角为i ，折射角为r ，则由几何知识得到sin i＝AB AO ，sin r ＝CD OC ，又AO ＝OC ，则折射率n ＝sin i sin r ＝AB CD.(2)“测定玻璃砖折射率”的实验原理是折射定律n ＝sin i sin r，如图所示，右边光线表示实际的光路图，左边光线表示作图光路图，由图可看出，画图时的入射角、折射角与实际的入射角、折射角相等，由折射定律可知，测出的折射率没有变化．11．某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率，开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失，此时只需测量出玻璃砖直径边绕O点转过的角度θ，即可计算出玻璃砖的折射率，请用你测量的量表示出折射率n＝1sinθ.解析：玻璃砖转动时，射在其直径所在平面内的光线的入射角增大，当增大到等于临界角θ时，发生全反射现象．因sinθ＝1n，可见只要测出临界角即可求得折射率n，而θ和玻璃砖直径绕O点转过的角度相等，因此只要测出玻璃砖直径边绕O点转过的角度即可．。
光学中的光的折射与全反射知识点总结
光学中的光的折射与全反射知识点总结光学是研究光的传播和相互作用的学科，其中折射和全反射是光在介质中传播时常见的现象。
本文将就光的折射和全反射的相关知识点进行总结，以加深对光学原理的理解。
一、光的折射光的折射是指光线在从一种介质进入另一种介质时的方向改变。
根据斯涅尔定律，光的折射遵循折射定律，即入射角和折射角之间的关系可以由下式表示：n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂其中，n₁和n₂分别为两种介质的折射率，θ₁为入射角，θ₂为折射角。
该定律表明了光线在两种介质之间传播时的路径和方向的关系。
除了折射定律，还有一些光的折射规律需要了解：1. 光从光疏介质透过到光密介质时，入射角大于折射角，光线向法线偏离，折射角变小；2. 光从光密介质透过到光疏介质时，入射角小于折射角，光线离开法线，折射角变大；3. 光从光密介质透过到光密介质时，入射角等于折射角，光线不改变方向。
光的折射现象可以观察到很多实际应用中，比如光在水面上的折射现象，照相机镜头的设计等。
二、全反射全反射是在光从一种光密介质射向一种光疏介质时，入射角大于临界角时发生的现象。
当入射角等于临界角时，出射角为90度，光线沿界面传播。
如果入射角大于临界角，光将会被完全反射回光密介质中，不会传播到光疏介质中。
全反射的发生是因为光在在光密介质和光疏介质的传播速度不同，当光从快速传播的光密介质射向传播速度较慢的光疏介质时，光线会被界面反射回光密介质。
全反射也有一些重要规律需要了解：1. 全反射只在入射角大于临界角时发生；2. 临界角和介质的折射率有关，临界角越大，折射率越小。
全反射在光纤通信中有着重要的应用，利用全反射原理可以将光信号在光纤中进行传输，实现远距离的通信。
三、应用与实例在现实生活中，光的折射和全反射有着广泛的应用。
下面列举几个常见的实例：1. 鱼眼镜头：鱼眼镜头利用全反射的原理，使得光线以较大的视场角进入相机镜头，从而实现了广角效果。
2. 光纤通信：光纤通信是利用光在光纤中的全反射传输信号。
光的折射与全反射知识点总结
光的折射与全反射知识点总结光的折射和全反射是光学中非常重要的现象和概念。
通过研究折射和全反射的特点和原理，我们可以更深入地了解光的传播规律和光在不同介质中的行为。
本文将对光的折射和全反射的知识点进行总结。
一、光的折射1. 折射现象：当光从一种介质传播到另一种介质时，由于两种介质的光速度不同，光线会发生偏折的现象，这就是折射现象。
2. 折射定律：光的折射现象遵循折射定律，即斯涅尔定律。
根据斯涅尔定律，光线在两个介质之间传播时，入射角、折射角和两个介质的折射率之间有一定的关系，可以用如下公式表示：n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)。
其中，n1和n2分别表示两个介质的折射率，θ1和θ2分别表示入射角和折射角。
3. 折射率：折射率是介质对光的折射能力的度量，是一个与介质的性质相关的物理量。
折射率越大，光的速度越慢，折射弯曲程度越大。
4. 全反射：当光从光密介质（折射率较大）入射到光疏介质（折射率较小）时，当入射角大于一定的临界角时，光将完全发生反射，不发生折射。
这种现象称为全反射。
二、全反射1. 全反射的条件：光发生全反射需要满足两个条件。
首先，光需要从光密介质入射到光疏介质，使得折射角大于90度。
其次，入射角需要大于临界角。
2. 临界角的计算：临界角可以通过折射定律计算得出。
当折射角为90度时，入射角达到临界角。
假设两个介质的折射率为n1和n2，则临界角可以通过如下公式计算：θc = arcsin(n2 / n1)。
3. 光纤的应用：全反射在光纤中得到了广泛的应用。
光纤是一种可以将光信号传输的光学器件，其基本原理就是利用了光的全反射现象。
光信号通过光纤的内部发生反射，从而实现了光信号的传输。
总结：光的折射和全反射是光学中重要的现象和原理。
通过折射定律可以计算光线在两种介质之间的入射角和折射角的关系，而全反射则是当光从光密介质入射到光疏介质时，避免发生折射的现象。
这些知识点对于理解光的传播和应用具有重要意义，例如光纤通信等。
高中物理【光的折射 全反射】知识点、规律总结
一、光的折射与折射率 1．折射 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(如图) (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：ssiinn θθ12＝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 比值． (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＝ssiinn θθ12.不能说 n 与 sin θ1 成正比、与 sin θ2 成反比．折射率由介质本 身的光学性质和光的_频__率___决定． (4)计算公式：n＝vc，因 v＜c，故任何介质的折射率总_大__于___(填“大于”或“小 于”)1.
相对于介质 C 可能是光疏介质．
(2)如果光线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．
(3)光的反射和全反射现象，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的．
(4)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即 v＝nc.
Байду номын сангаас
2．解决全反射问题的一般步骤 (1)确定光是从光密介质进入光疏介质． (2)应用 sin C＝n1确定临界角． (3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射． (4)如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图． (5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题．
高中物理选修3-1光的知识点
光知识点归纳光的折射知识点一、反射定律和折射定律1．光的反射(1)反射现象：光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质的现象。
(2)反射定律：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。
2．光的折射(1)折射现象：如图所示，当光线入射到两种介质的分界面上时，一部分光被反射回原来介质，即反射光线OB。
另一部分光进入第2种介质，并改变了原来的传播方向，即光线OC，这种现象叫做光的折射现象，光线OC称为折射光线。
(2)折射定律：折射光线跟入射光线与法线在同一平面内，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。
即sinθ1sinθ2＝n12，式中n12是比例常数。
3．光路可逆性在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。
如果让光线逆着出射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线出射。
知识点二、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之比，叫这种介质的折射率．定义式：n ＝sin θ1sin θ2. 2．意义：反映介质的光学性质的物理量．折射率越大，光从真空射入到该介质时偏折越大．3．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 与光在这种介质中的传播速度v 之比，即n ＝c v ，任何介质的折射率都大于1.知识点三、插针法测定玻璃的折射率1．实验原理：如图所示，当光线AO 1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO 1对应的出射光线O 2B ，从而求出折射光线O 1O 2和折射角θ2，再根据n ＝sin θ1sin θ2或n ＝PN QN ′算出玻璃的折射率。
2．实验器材：玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规)、三角板、铅笔。
3．实验步骤(1)将白纸用图钉钉在木板上。
(2)在白纸上画出一条直线aa ′作为界面(线)，过aa ′上的一点O 画出界面的法线NN ′，并画一条线段AO 作为入射光线，如图。
第1讲 光的折射、全反射
第1讲光的折射、全反射知识点光的折射定律Ⅱ折射率Ⅰ1．折射现象01改变的现象。
2．折射定律(1)02同一平面内，折射光线与入射03两侧；入射角的正弦与折射角的正弦04成正比。
(2)05sinθ1sinθ2＝n12，式中n12是比例常数。
(3)06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，07入射角的正弦与08折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n表示。
(2)09光学特性，折射率大，说明光从真空斜射入该介质时偏折的角度大，反之偏折的角度小。
(3)定义式：n＝sinθ1sinθ2，不能说n与sinθ1成正比、与sinθ2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10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v<c，故任何介质的折11大于(填“大于”或“小于”)1。
(5)相对折射率：光从介质1射入介质2时，入射角θ1与折射角θ2的正弦之比叫做介质2对介质1的相对折射率。
4．光密介质与光疏介质(1)光密介质：折射率12较大的介质。
(2)光疏介质：折射率13较小的介质。
(3)光密介质和光疏介质是14相对的。
某种介质相对其他不同介质可能是光密介质，也可能是光疏介质。
知识点全反射、光导纤维Ⅰ1．全反射(1)条件：①光从光密介质射入01光疏介质。
②入射角02大于或等于临界角。
(2)现象：折射光完全消失，只剩下03反射光。
(3)临界角：折射角等于90°时的入射角，用C表示，sin C＝041 n 。
(4)应用：①光导纤维；②全反射棱镜。
2．光的色散(1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为05单色光的现象。
(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06紫光的偏折最大，07红光的偏折最小。
光的反射折射知识点总结
光的反射折射知识点总结光的反射和折射是光学中的重要概念。
通过了解这些概念，我们可以更好地理解光在不同介质中的传播规律，解释现象，设计光学系统等。
以下是光的反射和折射知识点的总结。
1.光的反射光的反射是指光线从一个介质界面上反射回原介质的现象。
根据反射规律，入射光线、反射光线和法线三者共面，并且入射角等于反射角。
2.反射定律反射定律是指入射角θ₁和反射角θ₂之间的关系，即sinθ₁/sinθ₂=n₂/n₁，其中n₁和n₂分别为入射介质和反射介质的折射率。
3. 镜面反射和 diffused反射在光线与光滑表面相交时，发生镜面反射。
镜面反射的特点是反射光线具有明确的方向和角度，可以形成清晰的像。
在光线与粗糙表面相交时，发生diffused反射，反射光线呈现出随机分布，不能形成清晰的像。
4.光的折射光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时的偏折现象。
当光线从一种介质进入另一种介质时，根据折射定律，入射角θ₁、折射角θ₂和介质的折射率n之间有关系sinθ₁/sinθ₂=n₂/n₁。
5.折射率折射率是描述介质对光的折射能力的物理量。
折射率越高，光在介质中的传播速度越慢。
折射率和波长有关，一般情况下，折射率随着波长的增加而减小。
6.全反射当光线从折射率较高的介质射入折射率较低的介质时，入射角大于临界角时，发生全反射现象。
全反射的特点是光线完全被折射，没有发生透射。
临界角是指入射角达到使得折射角为90度的最小值。
全反射经常用于光纤通信系统中，保证光信号可以在光纤中长距离传输。
7.光的色散色散是指不同波长的光线在经过折射后的偏折程度不同的现象。
由于折射率和波长有关，不同波长的光线在介质中的传播速度和偏折角度不同，从而形成彩虹等现象。
8. Snell定律Snell定律是描述光的折射现象的定律，即n₁sinθ₁=n₂sinθ₂。
该定律适用于折射率不随入射角度变化的情况。
9. Huygens原理Huygens原理是光的波动理论中的重要原理之一、该原理认为每一个点上的波前可以看作无数个点源发出的次波的重叠，通过这些次波的重叠，可以解释光的传播、反射和折射等现象。
光学重点知识总结光的折射和全反射现象
光学重点知识总结光的折射和全反射现象光学重点知识总结——光的折射和全反射现象在光学中，折射和全反射是重要的现象和理论，对于我们理解光的行为和应用具有重要意义。
本文将对光的折射和全反射进行总结，帮助读者更好地理解这些光学现象。
一、光的折射现象光的折射是指当光线从一种介质进入到另一种介质时，由于两种介质的光速不同，光线发生偏离原来的传播方向的现象。
这种现象是由于光在不同介质中传播速度的差异所导致的。
根据折射定律，我们可以得出以下结论：入射光线、折射光线和介质分界面上的法线所在的平面三者共面。
此外，根据斯涅尔定律，我们可以得出：折射光线的入射角和折射角满足一个固定的比例关系，即$$\frac{{\sin{\theta_1}}}{{\sin{\theta_2}}}=\frac{{v_1}}{{v_2}}$$，其中$$\theta_1$$为入射角，$$\theta_2$$为折射角，$$v_1$$为光在第一种介质中的传播速度，$$v_2$$为光在第二种介质中的传播速度。
二、光的全反射现象光的全反射是指当光线从光密介质射入光疏介质时，入射角大于临界角时，光线无法从光疏介质传播到光密介质，而被完全反射的现象。
临界角可以通过折射定律进行计算：当光线从光密介质射入光疏介质时，令入射角等于临界角，此时折射角为90度，即$$\sin{\theta_c}=\frac{{v_1}}{{v_2}}$$，其中$$\theta_c$$为临界角，$$v_1$$为光在光密介质中的传播速度，$$v_2$$为光在光疏介质中的传播速度。
三、应用举例1. 光纤通信光纤通信是利用光的全反射现象来进行信号传输的技术。
光纤中的光通过全反射在纤芯内部传播，从而实现将信号从发送端传输到接收端。
由于全反射的特性，光信号能够在光纤中长距离传输而几乎不损耗，提供了高速、大带宽的通信方式。
2. 光学棱镜光学棱镜是利用光的折射现象进行光线的偏折和分光的光学元件。
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考点三 色散现象 1．光的色散 (1)现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带．
自主学习
(2)成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜 后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生 色散现象．
2．各种色光的比较 颜色 频率 f
同一介质中的折射率 同一介质中的速度 波长 临界角 通过棱镜的偏折角
1．光从光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角；从光密介质进入光疏介质 时，折射角大于入射角．
2．在同种介质中，光的频率越高，折射率越大，传播速度越小，全反射的临界角 越小．
3．无论折射现象还是反射现象，光路都是可逆的．
考点一 折射定律和折射率的理解及应用
师生互动
1．对折射率的理解
(1)公式 n＝ssiinn θθ12中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1 总是真空 中的光线与法线间的夹角，θ2 总是介质中的光线与法线间的夹角．
平行玻璃砖
三棱镜
结构 玻璃砖上下表面是平行的 横截面为三角形的三棱镜
圆柱体(球) 横截面是圆
对光线 的作用
圆界面的法线是过
通过平行玻璃砖的光线不 通过三棱镜的光线经两次 圆心的直线，光线
改变传播方向，但要发生侧 折射后，出射光线向棱镜底璃砖
三棱镜
圆柱体(球)
相对于介质 C 可能是光疏介质．
(2)如果光线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．
(3)光的反射和全反射现象，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的．
(4)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即 v＝nc.
2．解决全反射问题的一般步骤 (1)确定光是从光密介质进入光疏介质． (2)应用 sin C＝n1确定临界角． (3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射． (4)如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图． (5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题．
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 比值． (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＝ssiinn θθ12.不能说 n 与 sin θ1 成正比、与 sin θ2 成反比．折射率由介质本 身的光学性质和光的_频__率___决定． (4)计算公式：n＝vc，因 v＜c，故任何介质的折射率总_大__于___(填“大于”或“小 于”)1.
双缝干涉时的条纹间距
红橙黄绿青蓝紫 低→高 小→大 大→小 大→小 大→小 小→大 大→小
(4)应用：①全反射棱镜． ②光导纤维，如图．
2．光的色散 (1)色散现象 白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱，如图．
(2)成因 由于 n 红＜n 紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同， 就是说紫光偏折得更明显些，当它们射到另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光偏折 角最小．
(2)折射率与入射角的大小无关，与介质的密度无关，光密介质不是指密度大的介质．
(3)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关．同一种介质中，频率越
大的色光折射率越大，传播速度越小．
(4)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率不变．
2．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制
第 1 讲 光的折射 全反射
一、光的折射与折射率 1．折射 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(如图) (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：ssiinn θθ12＝n12，式中 n12 是比例常数． (3)在光的折射现象中，光路是__可__逆__的．
4．光密介质与光疏介质 (1)光密介质：折射率__较__大__的介质． (2)光疏介质：折射率__较__小__的介质．
二、全反射和光的色散现象 1．全反射 (1)条件：①光从__光__密__介质射入_光___疏__介质． ②入射角__≥__临界角． (2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光． (3)临界角：折射角等于 90°时的入射角，用 C 表示，sin C＝n1.
应用
测定玻璃的折射率
改变光的传播方向
全反射棱镜，改变光的传播方向
3．光路的可逆性 在光的折射现象中，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．
考点二 光的全反射
师生互动
1．求解光的折射、全反射问题的四点提醒
(1)光密介质和光疏介质是相对而言的，介质 A 相对于介质 B 可能是光密介质，而