【物理】2018届一轮复习沪教版光的折射、全反射学案 15页

光的折射 全反射 _______________________________________________________________________________ ___ _______________________________________________________________________________ ___ 1.理解光的折射全反射的定义。 2.能够解决光的全反射的图像和简单计算问题 __________________________________ 1. 折射 （1）遵守折射定律：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 别位于法线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．即 1 12 2 sin sin n   ， 1 为入射角， 2 为折射角， 12n 为比例常数. （2）在折射现象中，光路是可逆的． （3）折射率：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 做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号 n 表示． ①某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度 c 与光在该介质中的传播速度 v 之比， 即 cn v  . ②光在不同介质中速度不同，但光在真空中的传播速度 c 总是大于光在其他介质中的传 播速度 v ，故任何介质的折射率 n 都大于 1． ③两种介质相比较，折射率较大的介质叫做光密介质，折射率较小的介质叫做光疏介质． 2. 全反射 （1）全反射：光从光密介质射入光疏介质，同时发生反射和折射，若使入射角逐渐增大， 则折射光越来越弱，入射光越来越强，当入射角增大到某一角度时，折射光完全消失， 光线全部被反射回原介质，这种现象称为全反射，这时的入射角称为临界角. （2）发生全反射的条件：光线从光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于临界角． （3）临界角：光从某种介质射向真空或空气时，发生全反射的临界角 C 与介质的折射率 n 的 关系为 1sinC n  . 容易看出，介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小. （4）在运用光的折射定律作光路图和解决实际问题时，要判断是否会发生全反射．光从光 疏介质射向光密介质时不会发生全反射，光从光密介质射向光疏介质时，要根据入射 角与临界角的大小关系判断能否发生全反射，只有确定未发生全反射的情况下，才能 根据折射定律确定入射角或折射角． （5）全反射棱镜：横截面是等腰直角三角形，在光学仪器里，常用来代替平面镜，改变光 的传播方向. （6）光导纤维 ①导光原理：光在内芯和外套的界面上发生全反射，光会在光导纤维内 沿锯齿形的路线传播. ②光缆：一束光纤（光导纤维），外面用塑料及其他材料做的保护层包起 来，用于激光信号传输. 类型一：折射率 例 1 一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表 面射出，变为 a、b 两束平行单色光，如图示．对于两束单色光来 说 A．玻璃对 a 光的折射率较大 B．a 光在玻璃中传播的速度较大 C．b 光每个光子的能量较大 D．b 光的波长较长 解析： 光的频率较大，玻璃对它的折射率越大，从平行板玻璃另 一面射出时偏离原传播方向越大，由图可知玻璃对 a 的折射率较大，对 b 的折射率较小，即 b 光频率较小，即波长较长，故 AD 对． 答案： AD 类型二:光路图 例 2 如图 14—5 所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为 d，当桶内无 油时，从某点 A 恰能看到桶底边缘上的某点 B．当桶内油的深度等于桶 高一半时，在 A 点沿 AB 方向看去，看到桶底上的 C 点，C、B 相距 4 1 d．由 此可得油的折射率 n＝_______；光在油中传播的速度 v＝_______m/s．（结果可用根式表示） 解析： 作出光路图， sinα＝ 2 2 ，sinβ ＝ 22 )4()2( 4 dd d  ＝ 5 1 ， 而油的折射率 n＝ 2 10 sin sin   ，在油中的光速 v＝ 106 n c ×107 m/s． 答案： 10 /2；6 10 ×107 类型三：全反射 例 3 一束光从空气射向折射率 n＝ 的某种玻璃的表面，如图所示．i 代表入射角，则 （ ） 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＝60°的角度入射 D．当入射角 i＝arctan 时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直 题析: 当入射角 i=0°时光能从空气进入玻璃，故发生了折射，A 错 误；当入射角是 90°时，根据折射定律 ，解得：r=45°， 所以无论入射角 i 是多大，折射角 r 都不会超过 45°．B 正确；欲使折射角 r=30°，根据 折射定律 ，解得：i=45°，故 C 错误；当 ，有 ，设入射 角为 i，折射角为 r，根据折射定律 ，解得 sinr=cosi，所以反射光线跟折 射光线恰好互相垂直时，故 D 正确。 答案：BD 类型四：光的折射 例 4 如图 14—7 所示，为了观察门外情况，有人在门上开一小圆孔，将一 块圆柱形玻璃嵌入其中，圆柱体轴线与门面垂直．从圆柱底面中心看出去， 可以看到的门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角．已知该玻璃的 折射率为 n，圆柱长为 l，底面半径为 r，则视场角是( ) A．arcsin 22 lr nl  B．arcsin 22 lr nr  C．arcsin 22 lrn r  D．arcsin 22 lrn l  解析：如图所示， 据 ，所以 ，故 答案： B 基础演练 1.放在空气中的上、下表面平行的玻璃板,若光束从空气中投射到它的上表面时,则( ) A.如果入射角大于临界角,光在上表面发生全反射. B.因为光是从空气射入玻璃的,故在上表面会发生全反射. C.在光由玻璃板上表面再射向下表面时有可能发生全反射. D.光在上、下表面均不可能发生全反射. 答案：D 2.两单色光 a 和 b 分别从截面为半圆的玻璃体的曲面射入,都从 O 点(球心处)射出如图所示, 则可知( ) A.单色光 a 穿出玻璃体的时间比单色光 b 穿出玻璃体的时间短. B.玻璃体对单色光 b 的折射率较大. C.单色光 a 比单色光 b 的波长要长. D.a、b 两种单色光从同一种介质斜射入空气时发生全反射时的临界角 b 光较大. 答案：ABC 3.如图所示,一束光从空气射向折射率 n= 2 (临界角 C=45°)的某种玻璃的表面,i 代表入 射角,则( ) A.当 i>45°时会发生全反射现象. B.无论入射角 i 是多大,折射角都不会超过 45°. C 欲使折射角 r=30°,应以 i=45°的角度入射. D.当入射角 2arctani  时,反射光线跟折射光线恰好相互垂直. 答案：BCD 4.已知水的折射率为 4/3,在水面上看到一个直径 3m 的圆形透光光斑,那么水中的光源不可 能( ) A 是一个点光源. B.是同一深度的两个不同心的圆形发光面. C.位于水下 3m 深处. D.位于水下 1m 深处. 答案：BC 5.劣质的玻璃中往往含有气泡.这些空气泡看上去比较亮,对这一现象有下列不同的解释,其 中正确的是( ) A 空气泡对光线有聚集作用,因而较亮. B.空气泡对光线有发散作用.因而较亮. C.从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮. D.从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮. 答案：D 6 如图所示,一束平行单色光从真空射入折射率为 2、半径为 R 的半球形玻璃球,则从右侧向 左看( ) A.半球表面都发光. B.半球表面无光线射出. C.半球表面中央有截面半径为 R2 2 的圆亮斑. D.半球表面中央有截面半径为 R2 2 的圆亮斑. 答案：D 7.如图所示,P、Q 是两种透明材料做成的两块形状相同的直角梯形三棱镜,叠合在一起组成 一个长方体,某单色光自P的上表面斜射入P后正好垂直通过两物质的界面,已知材料的折射 率 nP