【金版教程】2015届高考物理大一轮总复习 第二章 第1讲 光的折射 全反射 新人教版选修3-4
圆界面的法线是 过圆心的直线， 经 过两次折射后向 圆心偏折
应用
改变光的传播方 全反射棱镜，改变 向 光的传播方向
典例透析 一半圆柱形透明物体横截面如图所示，底面 AOB镀银(图
中粗线)，O表示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从M点
入射，经过AB面反射后从N点射出，已知光线在M点的入射角 为30°，∠MOA＝60°，∠NOB＝30°.求： (1)光线在M点的折射角； (2)透明物体的折射率．
解析： 两条光线的光路如图所示， 设射出玻璃后的交点是 P，光线Ⅱ从玻璃射出时的入射角为 i，折射角为 r，根据折射 sinr 定律得： n＝ sini 由几何关系可得 i＝30° 代入得 r＝ 60° 由几何关系可得 OP＝ 2Rcos30° OP＝ 3R.
答案： 3R
6. [光传播路径的确定方法]如图所示是一种折射率n＝1.5
确定P3、P4的位置． (3) 在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能 把玻璃砖界面当尺子画界线． (4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变．
一、基础知识题组 1. [光的反射、光的折射的光路图]很多公园的水池底都装
有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气
时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中 正确的是( )
sinθ1 sinθ2 不 能 说 n 与 ______ sinθ1 成 正 比 ， 与 (3) 定 义 式 ： n ＝ _______.
______ sinθ2 成反比．折射率由介质本身的光学性质和光的频率决
定、与入射角的大小无关．
c v ，因v<c，故任何介质的折射率总 (4)计算公式：n＝_____
2.注意事项
(1) 实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且 P1 和 P2 之 间、 P2 和 O 点之间、 P3 与 P4 之间、 P3 与 O′ 之间距离要稍大一 些，这样可以减小确定光路方向时出现的误差． (2) 入射角 θ1 应适当大一些，以减小测量角度的误差，但
入射角不宜太大，太大会导致反射光太强、折射光太弱，不易
的棱镜，现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上，入
射角的正弦值为sin i＝0.75.求：
(1)光在棱镜中传播的速率；
(2) 通过计算说明此束光线射出棱镜后的方向并画出光路 图(不考虑返回到AB面上的光线)．
c c 解析：(1)由 n＝ 得 v＝ ＝2×108 m/s. v n sini sini (2)设光线进入棱镜后的折射角为 r， 由 ＝n， 得 sinr＝ sinr n ＝0.5， r＝30° ， 光线射到 BC 界面时的入射角 i1＝90° －45° ＝45° 1 由于 sin45° > ，所以光线在 BC 边发生全反射，光线沿 DE n 方向射出棱镜后的方向与 AC 边垂直，光路图如图所示．
(3)光的色散现象说明：
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 越大 折射率 ______； ③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短， 越慢 波速 _____.
知识点3
实验：测定玻璃的折射率
目的
用插针法测定玻璃的折射率 如图所示，用插针法确定入射角和折射角 sinθ1 根据 n＝ 计算玻璃折射率 sinθ2
大于 选填“大于”或“小于”)1. ______(
4. 光密介质与光疏介质
(1)光密介质：折射率_____ 较大 的介质．
较小 的介质． (2)光疏介质：折射率_____ 相对 的．同种介质相对不同介 (3)光密介质和光疏介质是_____ 质可能是光密介质，也可能是光疏介质.
知识点2 全反射
D. 红光、黄光、蓝光和紫光
解析： 由可见光的折射率知，红、橙、黄、绿、蓝、
靛、紫七种色光的折射率依次增大，由题图知a→d折射率依次 减小，故A、C、D错，B对． 答案：B
二、规律方法题组 5. [光路图及折射定律] 一组平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆 柱玻璃上，如图所示．已知光线Ⅰ沿直线穿过玻璃，它的入射 点为 O，光线Ⅱ的入射点为 A，穿过玻璃后两条光线交于一 R 点． 已知玻璃截面的圆半径为 R， OA＝ ， 玻璃的折射率 n＝ 3. 2 求两条光线射出玻璃后的交点与 O 点的距离．
答案：见解析
确定光线的方法 1．先确定光线在界面上的入射点，然后再找光线通过的
另外一个点，通过两点确定光线．
2. 根据折射定律计算折射角，确定折射光线．当光由光 密介质射向光疏介质时，应注意是否发生全反射．
02典例突破知规律
考点 1 折射定律及折射率的应用 考点解读： 1. 对折射率的理解 sinθ1 (1)公式 n＝ 中，不论是光从真空射入介质，还是从介 sinθ2 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．
几乎完全取代了传统的铜质“电缆”，成为传播信息的主要工
具，是互联网的骨架，并已联接到普通社区
解析： 全息照相是利用了光的干涉的原理，数码相机是
一种利用电子传感器把光学影像转换成电子数据的照相机，它
们都不是利用了光的全反射原理，B错误；实用光导纤维是由 内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，C错误． 答案：AD
第二章 光
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1.光的折射定律 Ⅱ 2．折射率Ⅰ 3.全反射、光导纤维Ⅰ 4.光的干涉、衍射和偏振现 象 Ⅰ 实验二：测定玻璃的折射率 实验三：用双缝干涉测光的 波长
考情上线
1.考查对光的折射定律的理解 与应用． 2．考查全反射现象及其分析． 3．考查光的干涉条件，干涉条 纹的分析以及衍射、偏振等现 象的理解． 4．考查折射率、波长的测量.
(1) 如图，透明物体内部的光路为折线 MPN ， Q 、 M 点相 对于底面EF对称，Q、P、N三点共线．
4. [光的色散现象分析]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2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 )
解析：因为折射角大于入射角，所以光是从介质射向真空 sin60° 的，选项 A 错误．据折射率公式 n＝ ，所以 n＝1.73，选 sin30° c 项 B 正确．再由折射率 n＝ ，代入数据得 v＝1.73×108 m/s， v 选项 C 正确．而反射光线与折射光线成 90° 角，选项 D 错误．
A. 光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性强等优 点
B. 光纤通信、全息照相、数码相机及医用纤维式内窥镜
都是利用了光的全反射原理 C. 实用光导纤维是由内芯和外套两层组成，内芯的折射 率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 D. 当今，在信号的传输领域中，光纤电缆(“光缆”)已经
解析： 红光、蓝光都要发生反射，红光的折射率较小，
所以红光发生全反射的临界角较蓝光大，蓝光发生全反射时， 红光不一定发生，故选项C正确． 答案：C
2. [折射率公式](多选)如图所示，光在真空和介质的界面 MN上发生偏折，那么下列说法正确的是( )
A. 光是从真空射向介质
B. 介质的折射率为1.73 C. 光在介质中的传播速度为1.73×108 m/s D. 反射光线与折射光线成60°角
针，过P3、P4连一条直线O′B，交bb′于O′点，连接OO′就是入
射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为θ2.
(8)用量角器量出入射角 θ1 和折射角 θ2 的大小，记入表格 内． (9)用上述方法分别求出入射角是 15° 、30° 、45° 、60° 和 75° 时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记入表格里． sini (10)算出不同入射角时 的值，比较一下，看它们是否接 sinr sini 近一个常数，求出几次实验中测得的 的平均值，这就是这 sinr 块玻璃的折射率．
原理：利用_______________ ． 光的全反射
3．光的色散 (1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为 _____ 单色 光的
现象．
(2) 色散规律：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，即紫光偏折得更明 显．当它们射到另一个界面时，紫光的偏折最大，红 ___光的偏 折最小．
(5)在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地插一枚大头针，用眼 睛观察调整视线，同时移动大头针P3的位置，使P3恰好能同时
挡住 aa′ 一侧所插的大头针 P2 、 P1 的像，把此位置的大头针 P3
固定，插好． (6) 同样地，在玻璃砖的 bb′ 一侧再垂直地插一枚大头针 P4，使P4能挡住P3本身，同时也挡住P1、P2的像． (7) 记下 P1 、 P2 、 P3 、 P4 的位置，移去玻璃砖，拔去大头
原理
器材
两面平行的玻璃砖、白纸、木板、大头针、量 角器、刻度尺、铅笔
1. 实验步骤 (1)把白纸用图钉钉在木板上． (2)沿玻璃砖的一个面画一条直线 aa′作为界面(如上图所 示)，过 aa′上一点 O 作垂直于 aa′的直线 NN′作为法线， 过 O 点画一条入射光线 AO，使入射角 θ1 适当大些． (3)在 AO 线上竖直地插两枚大头针 P1、P2，在白纸上放上 被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与 aa′重合． (4)沿玻璃砖的另一个侧面再画一条直线 bb′.
全反射、光导纤维
Ⅰ
(1)条件：①光从光密介质射入__________ 光疏介质 ．
大于或等于 临界角． ②入射角_____________ 反射光 ． (2)现象：折射光完全消失，只剩下________ (3)临界角：折射角等于90°时的入射角，用C表示，sinC 1 ＝______. n
2. 光导纤维
(2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关． (3) 折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度
第1讲-光的折射、全反射精选全文
可编辑修改精选全文完整版第讲光的折射、全反射[教材阅读指导](对应人教版新教材选择性必修第一册页码及相关问题)P80图4.1－2，若光线沿着BO方向射向界面，折射光线的方向如何？提示：由光路可逆性，折射光线沿OA方向。
P82阅读[实验]“测量玻璃的折射率”，图4.1－3中光线AB段和CD 段的夹角为多大？提示：夹角为0°。
P85阅读[演示]“观察全反射现象”，图4.2－1，逐渐增大入射角，反射光和折射光的亮度怎样变化？提示：反射光越来越亮；折射光越来越暗，当折射角达到90°时，折射光完全消失。
P89[练习与应用]T3。
提示：如图所示。
P108[复习与提高]A组T4。
提示：设入射角为i时，某种单色光的折射角为θ，则t＝sv ，v＝cn，n＝sin isinθ，s＝2R sinθ，联立得t＝2R sin ic，则t B＝t C。
物理观念光的折射定律折射率1．光的反射现象与折射现象一般来说，光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质，这个现象叫作光的反射；另一部分光会01进入第2种介质，这个现象叫作光的折射(如图所示)。
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，叫作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，说明光线以相同入射角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性质和光的频率决定。
(4)光在不同介质中的传播速度不同；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。
【全程复习方略】2015届高考物理一轮总复习第十二章第1讲光的折射、全反射课时提能演练新人教版
光的折射、全反射(20分钟50分)一、选择题(本大题共5小题,每小题6分,共30分。
每小题只有一个选项正确)1.(2014·龙岩模拟)如图所示,在水面下同一深度并排紧挨着放置分别能发出红光、黄光、蓝光和紫光的四个灯泡,一人站在这四盏灯正上方离水面有一定距离处观察,他感觉离水面最近的那盏灯发出的光是( )A.红光B.黄光C.蓝光D.紫光【解析】选D。
从空气中观察灯泡时,灯泡发出的光经水面折射后进入观察者的眼睛,折射光线的延长线交于一点,这点就是灯的虚像,像的位置比实际位置离水面的距离要近些,竖直向下看时,有h=h0,因紫光的折射率最大,故紫光的视深最小。
2.一束白光通过三棱镜折射后,在屏上形成了彩色光带,以下说法错误的是( )A.红光最先穿过棱镜B.偏折最大的是紫光C.在玻璃中速度最大的是紫光D.在玻璃中速度最大的是红光【解析】选C。
由光的色散可知七色光中紫光偏折最大,折射率最大,据v=可知在玻璃中紫光的速度最小,B 正确,C错误;红光折射率最小,在玻璃中速度最大,最先穿过棱镜,A、D正确,故选C。
3.(2014·泉州模拟)很细的一束光沿AO方向入射到玻璃砖侧面上的O点,进入玻璃砖后分成Ⅰ、Ⅱ两束,部分光路如图所示。
以下分析中正确的是( )A.光束Ⅰ在玻璃中的折射率大B.光束Ⅰ在玻璃中的传播速度小C.逐渐减小入射角i,光束Ⅱ在玻璃砖的上表面先发生全反射D.光束Ⅱ在玻璃中的波长大【解析】选C。
由题图可知光束Ⅱ折射率大,A错;据v=可知光束Ⅰ在玻璃中的传播速度大,B错;据sinC=可知光束Ⅱ临界角小,光束Ⅱ先发生全反射,C对;光束Ⅱ折射率大,频率大,据λ=可知光束Ⅱ在玻璃中的波长小,D错。
4.如图所示,空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体,其内圆半径为r,外圆半径为R,R=r。
现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体,只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出。
设透明柱体的折射率为n,光在透明柱体内传播的时间为t,若真空中的光速为c,则( )A.n可能为B.n可能为1.2C.t可能为D.t可能为【解题指南】解答本题时应明确以下两点:(1)依题意画出光路图。
高中物理【光的折射 全反射】知识点、规律总结
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．
高考物理一轮复习第十五单元光学电磁波相对论第1讲光的折射全反射学案新人教版
光的折射全反射一、考情分析1．本单元考查的热点有光的折射定律、折射率的计算、全反射的应用等,题型有选择、填空、计算等,难度中等偏下,光的折射与全反射的综合,以计算题的形式考查的居多．2．对于光学部分,分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时,应注意与实际应用的联系,作出正确的光路图．二、知识特点1．本单元知识与生活息息相关,光的反射、折射、色散等现象非常常见,全反射、光纤通信等应用广泛．2．本单元基本概念较少,但比较抽象难懂,如光的干涉、衍射、偏振等现象．学习过程中需加强理解、应用练习．3．电磁波、相对论知识较难理解,但考试要求只要求知道,后续知识理解留在大学．第1讲光的折射全反射考纲考情核心素养►光的折射定律Ⅱ►折射率Ⅰ►全反射、光导纤维Ⅰ►实验：测定玻璃的折射率►光的反射、光的折射、光的色散、折射率、全反射、临界角.物理观念全国卷5年11考高考指数★★★★★►测定玻璃的折射率.科学思维知识点一 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．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偏折角大,反之偏折角小．(2)定义式：n ＝sin θ1sin θ2.(3)计算公式：n ＝c v,因v <c ,故任何介质的折射率总大于1.知识点二 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入射角大于临界角． 3．临界角：折射角等于90°时的入射角．若光从介质(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 ＝1n.介质的折射率越大,发生全反射的临界角越小．知识点三 光的色散1．光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象．2．色散规律：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,即紫光偏折得更明显．当它们射到另一个界面时,紫光的偏折最大,红光的偏折最小．1．思考判断(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)在水中,蓝光的传播速度大于红光的传播速度．( × ) (4)只要入射角足够大,就能发生全反射．( × ) (5)密度大的介质一定是光密介质．( × )2.如图所示,MN 是空气与某种液体的分界面,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°,则以下说法正确的是( C )A ．反射光线与折射光线的夹角为120°B ．该液体对红光的折射率为 3C ．该液体对红光的全反射临界角为45°D ．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时,折射角也是30°解析：反射角为45°,可求得反射光线与折射光线的夹角为105°,A 错误；该液体对红光的折射率n ＝sin45°sin30°＝2,由sin C ＝1n ,可求得全反射临界角为45°,B 错误,C 正确；该液体对紫光的折射率更大,所以折射角小于30°,D 错误．3．(多选)光从介质a 射向介质b ,如果要在a 、b 介质的分界面上发生全反射,那么必须满足的条件是( AC )A ．a 是光密介质,b 是光疏介质B ．光在介质a 中的速度必须大于在介质b 中的速度C ．光的入射角必须大于或等于临界角D ．必须是单色光解析：发生全反射必须同时满足两个条件：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．而光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的小,且对光的颜色,以及单色光、复合光没有要求,故A 、C 正确,B 、D 错误．4．(多选)关于全反射,下列说法中正确的是( ACE ) 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E ．发生全反射时,入射角大于或等于全反射临界角解析：当光线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,B 、D 错误；发生全反射的条件之一是入射角大于或等于全反射临界角,E 正确．5．(多选)如图所示,两束不同频率的平行单色光a 、b 从水射入空气(空气折射率为1)发生如图所示的折射现象(α<β),下列说法正确的是( BCE )A ．随着a 、b 入射角度的逐渐增加,a 先发生全反射B ．水对a 的折射率比水对b 的折射率小C ．在水中的传播速度v a >v bD ．在空气中的传播速度v a >v bE ．当a 、b 入射角为0°时,光线不偏折,但仍然发生折射现象解析：由于α<β,所以折射率n a 小于n b ,由n ＝c v知,在水中的传播速度v a >v b ,由sin C ＝1n知,随着a 、b 入射角的逐渐增大,b 先发生全反射,a 、b 在空气中的传播速度都是c ,故A 、D 错误,B 、C 正确；当a 、b 入射角为0°时,光线虽然不偏折,但仍然发生折射现象,故E 正确．考点1 折射定律 折射率1．对折射定律和折射率的理解及应用(1)折射率只由介质本身的光学性质和光的频率决定．由n ＝sin θ1sin θ2定义和计算,与入射角θ1、折射角θ2无关．(2)由n ＝c v可计算光的折射率,n 是光从真空射入某种介质的折射率．对两种介质来说,若n 1>n 2,则折射率为n 1的称为光密介质,折射率为n 2的称为光疏介质．(3)光从一种介质进入另一种介质时频率不变,波长改变,光速改变,可以根据v ＝λf 和n ＝cv判断． 2．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．一半圆柱形透明物体横截面如图所示,底面AOB 镀银(图中粗线),O表示半圆截面的圆心．一束光线在横截面内从M 点入射,经过AB 面反射后从N 点射出．已知光线在M 点的入射角为30°,∠MOA ＝60°,∠NOB ＝30°,sin15°＝6－24,求：(1)光线在M 点的折射角； (2)透明物体的折射率．【解析】 (1)如图所示为透明物体内部的光路图,Q 、M 点相对于底面EF 对称,Q 、P 和N 三点共线．设在M 点处,光的入射角为θ1,折射角为θ2,∠OMQ ＝α,∠PNF ＝β 根据题意有α＝30°由几何关系得∠PNO ＝∠PQO ＝θ2 所以β＋θ2＝60°,且α＋θ2＝β 联立解得θ2＝15°.(2)根据折射率公式有n ＝sin θ1sin θ2,解得n ＝6＋22.【答案】 (1)15° (2)6＋22高分技法光在介质中发生折射和反射问题的分析思路 1根据题意画出正确的光路图.2利用几何关系确定光路图中的边、角关系,注意入射角、折射角均是与法线的夹角. 3利用折射定律、折射率公式列式求解. 4充分考虑反射和折射现象中的光路可逆性.1．如图,一艘帆船静止在湖面上,帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m ．距水面4 m 的湖底P 点发出的激光束,从水面出射后恰好照射到桅杆顶端,该出射光束与竖直方向的夹角为53°(取sin 53°＝0.8)．已知水的折射率为43.(1)求桅杆到P 点的水平距离；(2)船向左行驶一段距离后停止,调整由P 点发出的激光束方向,当其与竖直方向夹角为45°时,从水面射出后仍照射在桅杆顶端,求船行驶的距离．解析：(1)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1,到P点的水平距离为x2；桅杆高度为h1,P点处水深为h2；激光束在水中与竖直方向的夹角为θ.由几何关系有x1＝tan53°①h1x2＝tanθ②h2由折射定律有sin53°＝n sinθ③设桅杆到P点的水平距离为x,则x＝x1＋x2④联立①②③④式并代入题给数据得x＝7 m．⑤(2)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时,从水面出射的方向与竖直方向夹角为i′,由折射定律有sin i′＝n sin45°⑥设船向左行驶的距离为x′,此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1′,到P点的水平距离为x2′,则x1′＋x2′＝x′＋x⑦x1′＝tan i′⑧h1x2′＝tan45°⑨h2联立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入题给数据得x′＝(62－3) m≈5.5 m．⑩答案：(1)7 m (2)5.5 m考点2 全反射现象的理解和应用(1)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．(2)光的全反射现象遵循光的反射定律,光路是可逆的．(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,实际上就已经没有折射光了．(4)全反射现象可以从能量的角度去理解：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；当入射角等于临界角时,折射光的能量已经减弱为零,这时就发生了全反射．特别提醒：不同颜色的光的频率不同,在同一种介质中的折射率、光速也不同,发生全反射现象的临界角也不同．(2019·全国卷Ⅲ)如图,直角三角形ABC 为一棱镜的横截面,∠A ＝90°,∠B ＝30°.一束光线平行于底边BC 射到AB 边上并进入棱镜,然后垂直于AC 边射出．(1)求棱镜的折射率；(2)保持AB 边上的入射点不变,逐渐减小入射角,直到BC 边上恰好有光线射出．求此时AB 边上入射角的正弦．【解析】 (1)光路图及相关量如图所示光束在AB 边上折射,由折射定律得sin isin α＝n ①式中n 是棱镜的折射率．由几何关系可知α＋β＝60° ② 由几何关系和反射定律得β＝β′＝∠B ③ 联立①②③式,并代入i ＝60°得n ＝ 3. ④(2)设改变后的入射角为i ′,折射角为α′,由折射定律得 sin i ′sin α′＝n ⑤依题意,光束在BC 边上的入射角为全反射的临界角θc ,且sin θc ＝1n⑥由几何关系得θc ＝α′＋30° ⑦ 由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为sin i ′＝3－22. ⑧ 【答案】 (1) 3 (2)3－22高分技法光的折射和全反射综合问题的分析思路1确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质.2若光由光密介质进入光疏介质,则根据sin C ＝1n确定临界角,看是否发生全反射.3根据题设条件,作出光路图.作图时要找出具有代表性的光线,如符合边界条件或全反射临界条件的光线.4运用光路的可逆性、对称性,寻找三角形全等或相似、三角函数等关系,进行判断推理、运算及变换,然后进行动态分析或定量计算.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线由O 点垂直AD 射入,已知棱镜的折射率n ＝2,AB ＝BC ＝8 cm,OA ＝3 cm,∠OAB ＝60°.求：(1)光线第一次射出棱镜时,出射光线的方向相对于入射光线MO 的偏角； (2)光线第一次射出棱镜时,出射点距C 点多远？ 解析：(1)设发生全反射的临界角为C ,由折射定律可得sin C ＝1n,解得C ＝45°；光路图如图所示,由几何关系可知光线在AB 边和BC 边的入射角均为60°,均发生全反射,设光线在CD 边的入射角为α,折射角为β,由几何关系可得α＝30°,小于临界角,光线第一次射出棱镜是在CD 边,由折射定律可得n ＝sin βsin α,解得β＝45°,所以入射光偏转了135°.(2)如图MO 光线垂直于AD 进入棱镜；AO ＝3 cm,∠OAE ＝60°,AE ＝AOcos60°＝6 cm因为在AB 面和BC 面发生全反射所以BE ＝BF ＝2 cm,又BC ＝8 cm,则FC ＝6 cm 由几何关系可知CG ＝FC tan30°＝2 3 cm. 答案：(1)135° (2)2 3 cm考点3 光的色散1．光的色散(1)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)现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带．2．各种色光的比较颜色红橙黄绿青蓝紫频率ν低→高同一介质中的折射率小→大同一介质中的速度大→小波长大→小通过棱镜的偏折角小→大临界角大→小双缝干涉时的条纹间距大→小如图为半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面,O点为圆心,OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ紧靠在玻璃砖的右侧且与MN垂直．一束复色光沿半径方向与OO′成θ＝30°角射向O点,已知复合光包含有折射率从n1＝2到n2＝3的光束,因而光屏上出现了彩色光带．(1)求彩色光带的宽度；(2)当复色光入射角逐渐增大时,光屏上的彩色光带将变成一个光点,求θ角至少为多少？【解析】 (1)设折射率为n 1和n 2的光线经玻璃砖折射后的折射角分别为β1和β2,则n 1＝sin β1sin θ,n 2＝sin β2sin θ, 代入数据得β1＝45°,β2＝60°, 故彩色光带的宽度为d ＝R tan(90°－β1)－R tan(90°－β2)＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1－33R ； (2)当复色光恰好全部发生全反射时,sin C ＝1n 1＝12,即入射角θ＝C ＝45°.【答案】 (1)⎝ ⎛⎭⎪⎫1－33R (2)45°3.(多选)如图所示,一束光射入平行玻璃砖后分成1、2两束,然后射出玻璃砖(射出光线没画),1、2两光对应的频率分别为ν1、ν2,玻璃砖对它们的折射率分别为n 1、n 2.下列说法正确的是( ACE )A ．n 1>n 2B ．ν1<ν2C ．射出玻璃砖的两束光相互平行D ．若增大入射光束的入射角,则2光先发生全反射E ．无论怎样改变入射光束的入射角,1、2光均不会发生全反射解析：由n ＝sin isin r 可知,入射角i 相同,折射角r 1<r 2,所以n 1>n 2,故A 正确；由n 1>n 2可知,频率ν1>ν2,故B 错误；由于玻璃砖上下表面平行,所以两次折射的法线也平行,第一次的折射角等于第二次的入射角,所以出射光线与入射光线平行,进而两出射光线相互平行,故C 正确；因第二次的折射角等于第一次的入射角,所以第二次不会发生全反射,故D 错误,E 正确．考点4 实验：测定玻璃的折射率1．实验原理：用插针法找出与入射光线AO 对应的出射光线O ′B ,确定出O ′点,画出折射光线OO ′,然后测量出角θ1和θ2,代入公式n ＝sin θ1sin θ2计算玻璃的折射率．2．实验过程 (1)铺白纸、画线①如图所示,将白纸用图钉按在平木板上,先在白纸上画出一条直线aa ′作为界面,过aa ′上的一点O 画出界面的法线MN ,并画一条线段AO 作为入射光线．②把玻璃砖平放在白纸上,使它的长边跟aa ′对齐,画出玻璃砖的另一条长边bb ′. (2)插针与测量①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的像,调整视线的方向,直到P 1的像被P 2挡住,再在观察的这一侧依次插两枚大头针P 3、P 4,使P 3挡住P 1、P 2的像,P 4挡住P 1、P 2的像及P 3,记下P 3、P 4的位置．②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θ1＝∠AOM ,折射角θ2＝∠O ′ON .③用量角器测出入射角和折射角,查出它们的正弦值,将数据填入表格中． ④改变入射角θ1,重复以上实验步骤,列表记录相关测量数据．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)在图乙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,如图丙所示．图中P 1和P 2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P 3和________(选填“A ”或“B ”)．【解析】 (1)如图所示．(2)用量角器测出入射角i 与折射角r ,根据折射定律n ＝sin isin r 得出结果；或者利用坐标纸结合入射角和折射角画两个直角三角形,然后用刻度尺测出所对应的直角边和斜边的长度,进一步计算出正弦值,再代入折射定律公式即可．(3)由图可知,由于入射光线比较靠近玻璃砖的右边,经过上表面折射后,再经过右侧折射出来,故应该通过A 点．【答案】 (1)如图所示(2)1.53(1.50～1.56均可) (3)A 高分技法计算折射率的常用方法(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sin θ1和sin θ2.算出不同入射角时的sin θ1sin θ2,并取平均值．(2)作sin θ1sin θ2图象：改变不同的入射角θ1,测出不同的折射角θ2,作sin θ1sin θ2图象,由n ＝sin θ1sin θ2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sin θ1、sin θ2,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,sin θ1＝EH OE ,sin θ2＝E ′H ′OE ′,OE ＝OE ′＝R ,则n ＝sin θ1sin θ2＝EHE ′H ′.只要用刻度尺测出EH 、E ′H ′的长度就可以求出n .4．在做“测定玻璃折射率n ”实验时：(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab 和cd 时不慎碰了玻璃砖使它向ab 方向平移了一些,如图甲所示,以后的操作都正确,但画光路图时,将折射点确定在ab 和cd 上,则测出的n 值将不变．(2)乙同学为了避免笔尖接触玻璃砖的界面,画出的a ′b ′和c ′d ′都比实际界面向外侧平移了一些,如图乙所示,以后的操作均正确,画光路图时将入射点和折射点都确定在a ′b ′和c ′d ′上,则所测得的n 值将偏小．(3)丙同学在操作和作图时均无失误,但所用玻璃砖的两个界面明显不平行,这时测出的n 值将不受影响．解析：(1)玻璃砖平移以后,测量的折射角不变,入射角相同,故测得的折射率将不变． (2)乙同学的操作使入射角相同,所画出的折射角比实际折射角偏大,由n ＝sin isin r 知,测得的折射率偏小．(3)同样可根据入射光线和出射光线确定玻璃砖内折射光线,从而确定入射角和折射角,只要第二个界面不发生全反射即可,测出的折射率不受影响．。
高考物理知识点总结光的折射全反射
光的折射、全反射一、光的折射1．折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质，传播方向发生改变的现象．．2．折射定律：折射光线、入射光线跟法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．3．在折射现象中光路是可逆的．二、折射率1．定义：光从真空射入某种介质,入射角的正弦跟折射角的正弦之比,叫做介质的折射率．注意：指光从真空射入介质． ?1c???，折射率总大于1．即n＞12．公式：n=sini/sinγ．??Cvsin0最大，从同种介质射向真空时全反λ最小，在同种介质中（除真空外）n最小，νv最大，3.各种色光性质比较：红光的。
射的临界角C最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角和折射角）．．．．．．．两种介质相比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质．4三、全反射．全反射现象：光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象．1．全反射条件：光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角．2sinC=1/n=v/c，则3．临界角公式：光线从某种介质射向真空（或空气）时的临界角为C四、棱镜与光的色散 1.棱镜对光的偏折作用一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。
入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折。
) (若棱镜的折射率比棱镜外介质小则结论相反。
(把棱镜中的光线画成与底边平行)。
作图时尽量利用对称性（红光偏折最由于各种色光的折射率不同，因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象，在光屏上形成七色光带（称光谱）小，紫光偏折最大。
）在同一介质中，七色光与下面几个物理量的对应关系如表所示。
光学中的一个现象一串结论结论：(1)折射率、n；1 / 32.全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。
选择适当的入射点，可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转oo。
要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射。
2015届高考物理一轮基础知识课件第3节《光的折射》《全反射》(人教通用版选修3-4)
图3－2
A．该棱镜的折射率为 3
B．光在F点发生全反射
C．光从空气进入棱镜，波长变小
D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
解析：由几何关系可推理得入射角 θ1＝60°，折射角 θ2＝30°， 由 n＝ssiinn θθ12＝ 3，A 对；由 sin C＝n1，临界角 C＞30°，故在 F 点不发生全反射，B 错；由 n＝vc＝λλ0知光进入棱镜波长变 小，C 对；F 点出射的光束与 BC 边的夹角为 30°，不与入射 光线平行，D 错。 答案：AC
第3节
光的折射 全反射
光的折射 折射率
[记一记] 1．光的折射 光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现 象称为光的折射现象。
2．光的折射定律 (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：ssiinn θθ12＝n12，式中 n12 是比例常数。 图3－1 (3)光的折射现象中，光路是 可逆 的。
图3－3 原理：利用光的全反射 。
2．光的色散
(1)定义：含有多种颜色的光被分解为单
色光的现象叫做光的色散，如图3－4所 示，光谱中 红光 在最上端， 紫光 在最下端，
中间是橙、黄、绿、青、蓝等色光。
图3－4
(2)白光的组成：光的色散现象说明白光是 复色 光，是由红、
橙、黄、绿、青、蓝、紫 7 种单色光组成的。
考点三 光的色散 各种色光的比较 颜色 频率ν 同一介质中的折射率 同一介质中速度 波长 临界角 通过棱镜的偏折角
红橙黄绿青蓝紫 低―→高 小―→大 大―→小 大―→小 大―→小 小―→大
[例3] 实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n
【金版教程】2015届高考物理大一轮总复习 第二章 波粒二象性 新人教版选修3-5
解析：设该金属的截止频率为 ν0，则该金属的逸出功 W0 hc c ＝hν0＝ ；对光电子，由动能定理得 eUc＝h －W0，解得 Uc λ0 λ hc λ0－λ ＝ · . e λλ0
hc 答案： λ0 hc λ0－λ · e λλ0
考点2 光电效应的图象分析对比
考点解读：
图象名称 最大初动能Ek 与入射光频率 ν的关系图线 颜色相同、强 度不同的光， 光电流与电压 的关系 图线形状 由图线直接(间接得到的物理量) ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐 标ν0②逸出功：图线与Ek轴交点的 纵坐标的值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h ①遏止电压Uc：图线与横轴的交点 ②饱和光电流Im：电流的最大值 ③最大初动能：Ekm＝eUc
3. 光电效应规律
(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须_____ 大于 等
于这个极限频率才能产生光电效应．低于这个频率的光不能产 生光电效应． (2) 光电子的最大初动能与入射光的 ______ 强度 无关，只随入射 增大 ． 光频率的增大而_____ 几乎是瞬时 的，一般不超过10－9 s. (3)光电效应的发生______________ (4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与 正比 入射光的强度成_____.
(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eU.
(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hν0.
02典例突破知规律
考点 1 光电效应规律的理解深化 考点解读：区分光电效应中的五组概念 1. 光子与光电子 光子是指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光 电子是指金属表面受到光照射时发射出来的电子，光子是光电 效应的因，光电子是果．
(1)光电子的最大初动能只随入射光________的