（新课标）河南省2015高考物理总复习讲义 第12章 第3讲 光的折射 全反射 光的色散

（新课标）河南省2015高考物理总复习讲义 第12章 第3讲 光的折射 全反射 光的色散内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 光的折射全反射光的色散知识一光的折射1折射定律( 如图 1231)图 1231(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： n 12，式中 比例常数12(3)在光的折射现象中，光路是可逆的2折射率(1)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(2)定义式：n 12 ，不能说 1 成正比、与 2 成反比折射率由介12质本身的光学性质和光的频率决定(3)计算公式：n ，因为 vc，所以任何介质的折射率总大于 )光在发 2、生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦成正比并不是入射角与折射角成正比(2)介质的折射率由介质本身的光学性质决定与入射角、折射角无关知识二光的全反射现象和光的色散1全反射(1)条件：光从光密介质射入光疏介质入射角大于或等于临界角(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， (4)应用：全反射棱镜光导纤维，如图 123 2322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12 3233(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 3、出另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光偏折角最小考点一光的折射和全反射一、对折射率的理解1公式 n 中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空， 1 总是真空12中的光线与法线间的夹角， 2 总是介质中的光线与法线间的夹角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大的介质4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5同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同二、对全反射现象的理解1光必须从光密介质射入光疏介质，例如从水中或玻璃中射入空气中2入射角必须大于或等于临界角3全 4、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1 个示范例 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 34( 多选)(2013天津高考)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图 1234，O 点为圆心，为直径 垂线足够大的光屏 靠玻璃砖右侧且垂直于 、 点，入射光线与 角 较小时，光屏域出现两个光斑，逐渐增大 角，当 时，光屏 域 A 光的光斑消失，继续增大 角，当 时，光屏 域 B 光的光斑消失，则( )A玻璃砖对 A 光的折射率比对 B 光的大BA 光 5、在玻璃砖中传播速度比 B 光的大C ，故1项 A 正确；根据 n ，得 vA项 B 错误；当 时，A 光发生全反射，发生折射和反射，在光屏 有两个光斑，选项 C 错误；当 时，A、B 两光2都发生全反射，光屏 有一个光斑，选项 D 正确【答案】1 个预测例 图 1235如图 1235 所示，一玻璃球体的半径为 R，O 为球心，直径来自 B 点的光线 M 点射出，出射光线平行于 一光线 好在 N 点发生全反射已知0，求(1)玻璃的折射率；(2)球心 O 到 距离【解析】(1)设光线 M 点的入射角为 i，折射角为 r，由几何知识可知，i30 ，r60 ，根据折射定律得n .3(2)光线 好在 N 6、 点发生全反射，则临界角 1N 的距离为 d，由几何知识可知d联立式得光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 R.33【答案】(1) (2) 同光学器件对光路的控制作用类别项目 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球)结构 玻璃砖上下表面平行 横截面为三角形 横截面是圆对光线的作用 通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折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1 个示范例 图 1236(2013新课标全国卷)如图 1236 为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为 L，折射率为 n，表端面已知光在真空中的传播速度为 7、 c.(1)为使光线能从玻璃丝的 面传播到另一端面，求光线在端面 的入射角应满足的条件；(2)求光线从玻璃丝的 面传播到另一端面所需的最长时间【解析】(1)设光线在端面 C 点( 见右图)的入射角为 i，折射角为 r，由折射定律有ir, 设该光线射向玻璃丝内壁 D 点的入射角为 ，为了使该光线可在此光导纤维中传播，应有 式中， 是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角，它满足 1由几何关系得 r 90由式得i 1(2)光在玻璃丝中传播速度的大小为v 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 刚好发生全反射时，光线从端面 播到其另一端面所需的时间最长，由式得案】(1)i (2)11 个预测例 图 12 8、37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 1237 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 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 9、光、黄光和红光，B 正确，A、C、D 均错【答案】验：测定玻璃的折射率一、实验原理如图 1238 所示，当光线 一定的入射角 1 穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线 应的出射光线 而求出折射光线 折射角 2，再根据 或 n 算出玻璃的折射率12 世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 38二、实验步骤1如图 1239 所示，把白纸铺在木板上图 12392在白纸上画一直线 为界面，过 的一点 O 画出界面的法线 并画一条线段 为入射光线3把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与 合，再用直尺画出玻璃砖的另一边 4在线段 竖直地插上两枚大头针 玻璃砖 侧透过玻璃砖观察大头针 2 的像，调 10、整视线的方向直到 像被 像挡住再在 侧插上两枚大头针 4，使 挡住 2 的像，P 4 能挡住 身及 2 的像6移去玻璃砖，在拔掉 2、P 3、P 4 的同时分别记下它们的位置，过 4 作直线O B 交 O、O ，就是玻璃砖内折射光线的方向入射角O为折射角7改变入射角，重复实验三、数据处理1计算法：用量角器测量入射角 1 和折射角 2，并查出其正弦值 1 和 并取平均值122作 1 2 图象：改变不同的入射角 1，测出不同的折射角 2，作 1 2 图象，由 n 可知图象应为直线，如图 12310 所示，其斜率就是玻璃12折射率图 123 103 “单位圆法”确定 1、 2，计算折射率 为圆心，以 11、一定长度 R 为半径画圆，交入射光线 E 点，交折射光线 E点，过 E 作 的垂线 E作 垂线 EH2311 所示， 1 ， 2 ，E R ，则 n H12 E H的长度就可以求出 3 11图 123 12(2011 天津高考) 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 12312 中实线所示，使大头针 2 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 2 的像，且 像挡住 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须测量出_，即可计算出玻璃砖的折射率请用你的测量量表示出折射率 n_.【解析】当恰好看不见 2 的像时，刚好发生全反射现象，此时玻璃砖直径转过的角度 为临界角，折射率 n 【答案】玻璃砖直径边绕 O 点转过的角度 11某种介质对空气的折射率是 ，一束光从该介质射向空气，入射角是 60，则下2列光路图中正确的是(图中 为空气，。