2019版高考物理总复习 选考部分 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介 基础课3 光的折射 全反射学案.doc

基础课3 光的折射全反射
知识排查
光的折射定律折射率

光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生改变的现象,如图1所示。
图1

(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:=n12,式中n12是比例常数。

(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=,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。
(3)计算公式:n=,因v <c,故任何介质的折射率总大于1。
全反射光导纤维

(1)定义:光从光密介质射入光疏介质时,当入射角增大到某一角度,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=。介质的折射率越大,发生全反射的临界角越小。

光导纤维的原理是利用光的全反射(如图2)。
图2
小题速练

(1)光从空气射入玻璃时,只要入射角足够大可能发生全反射。( )
(2)在水中,蓝光的传播速度大于红光的传播速度。( )
(3)在潜水员看来,岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里。( )
(4)光纤通信利用了全反射的原理。( )
(5)晚上,在池水中同一深度的两点光源分别发出红光和蓝光,蓝光光源看起来浅一些。( )
答案(1)× (2)× (3)√(4)√(5)√
2.(2018·陕西渭南二模)(多选)a、b两种单色光组成的光束从玻璃进入空气时,其折射光束如图3所示,则关于a、b两束光的说法正确的是( )
图3

,a光首先发生全反射


,在光屏上都能出现干涉条纹,a光的相邻条纹间距大于b光的相邻条纹间距
解析 a光的偏折程度小于b光,所以玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率,增大入射角,
b光首先发生全反射,选项A正确,B错误;折射率大,频率大,所以a光的频率小于b光的频率,选项C错误;根据c=λf知,a光的波长长,再由Δx=λ,a光的相邻条纹间距大于b光的相邻条纹间距,选项D、E正确。
答案 ADE
折射定律折射率

(1)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领,也反映了光在介质中传播速度的大小v=。
(2)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。
(3)同一种色光,在不同介质中虽然波速、波长不同,但频率相同。

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。
【典例】[2017·全国卷Ⅱ,34(2)]一直桶状容器的高为2l,底面是边长为l的正方形;容器内装满某种透明液体,过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图4所示。容器右侧内壁涂有反光材料,其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源,已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直,求该液体的折射率。
图4
解析设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1,折射角为r1。在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C,连接C、D,交反光壁于E点,由光源射向E点的光线,反射后沿ED射向D点。光线在D点的入射角为i2,折射角为r2,如图所示。
设液体的折射率为n,由折射定律有
nsin i1=sin r1①
nsin i2=sin r2②
由题意知r1+r2=90°③
联立①②③式得
n2=④
由几何关系可知
sin i1==⑤
sin i2==⑥
联立④⑤⑥式得n=⑦
答案
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:在折射现象中光路是可逆的。
1.(2018·辽宁本溪联合模拟)(多选)如图5所示,O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线,A、B是关于O1O2轴等距且平行的两束不同单色细光束,从玻璃体右方射出后的光路如图所示,
MN是垂直于O1O2放置的光屏,沿O1O2方向不断左右移动光屏