步步高·2015高三物理总复习【Word文档】：第12章 机械振动

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第3课时 光的折射 全反射

考纲解读 1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.2.掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算．

1．[折射定律的应用]观察者看见太阳从地平线升起时，下列关于太阳位置的叙述中正确的是

( )

A．太阳位于地平线之上 B．太阳位于地平线之下 C．太阳恰位于地平线 D．大气密度不知，无法判断 答案 B

解析 太阳光由地球大气层外的真空射入大气层时要发生折射，根据折射定律，折射角小于入射角，折射光线进入观察者的眼睛，观察者认为光线来自它的反向延长线．这样使得太阳的实际位置比观察者看见的太阳位置偏低．

2．[折射定律与折射率的理解和应用]如图1所示，光线以入射角θ1从空气射向折射率n2的玻璃表面．

图1

当入射角θ1＝45°时，求反射光线与折射光线间的夹角θ. 答案 105°

sin θsin θsin 45°1解析 设折射角为θ2，由折射定律n得sin θ2＝，所以，θ2＝30°.

sin θ2n22因为θ1′＝θ1＝45°，所以θ＝180°－45°－30°＝105°.

3．[全反射问题分析]很多公园的水池底都装有彩灯，当一束由红、蓝两色光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

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(

)

答案 C

解析 红光、蓝光都要发生反射，红光的折射率较小，所以蓝光发生全反射的临界角较红光小，蓝光发生全反射时，红光不一定发生，故只有C正确．

4．[光的色散现象分析]实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随波长λ的变化符BC

合科西经验公式：n＝A＋A、B、C是正的常量．太阳光进入三棱镜后发生

λλ色散的情形如图2所示，则

(

)

图2

A．屏上c处是紫光 C．屏上b处是紫光 答案 D

解析 可见光中红光波长最长，折射率最小，折射程度最小，所以a为红光，而紫光折射率最大，所以d为紫光．

B．屏上d处是红光 D．屏上a处是红光

1．折射定律

(1)内容：如图3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．

图3

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sin θ(2)＝n.

sin θ2

(3) 2．折射率

(1) sin θ(2)定义式：n＝sin θ2

c

(3)计算公式：n＝，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1.

(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或

空气)时，入射角小于折射角．

3．全反射现象

(1)条件：①光从光密介质射入光疏介质． ②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．

1

4．临界角：折射角等于90°时的入射角，用C表示，sin C＝.

n5．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)光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列． (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，频率越大的色光折射率越大； ③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢． (4)棱镜

①含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同．

②三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散．

考点一 折射定律的理解与应用

1．折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．

2．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． 3．同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小．

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sin θ4．公式n中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光

sin θ2

线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角．

例1 一半圆柱形透明物体横截面如图4所示，底面AOB镀银，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：

图4

(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，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和N三点共线．

设在M点处，光的入射角为i，折射角为r，∠OMQ＝α，∠PNF＝β.根据题意有 α＝30°

①

由几何关系得，∠PNO＝∠PQO＝r，于是 β＋r＝60° 且α＋r＝β

② ③ ④

由①②③式得r＝15° (2)根据折射率公式有 sin i＝nsin r 由④⑤式得n＝

⑤

62

≈1.932. 2

6

＋2

1.932 2

答案 (1)15° (2)

解决光的折射问题的一般方法

(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，确定入射角和折射角． (3)利用折射定律建立方程进行求解．

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突破训练1 如图5所示，在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体OPQ，OP＝OQ＝R，一束单色光垂直OP面射入玻璃体，在OP面上的入射点为A，R

OA＝BD方向射出，且与x轴交于D点，OD＝3R，求该

2玻璃的折射率．

图5

答案

3

解析 作光路图如图所示．在PQ面上的入射角 OA1

sin θ1＝，θ1＝30°

OB2由几何关系可得θ2＝60° sin θ折射率n＝3

sin θ1

考点二 全反射现象的理解与应用

1．在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的．

2．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． 例2 如图6所示，光屏PQ的上方有一半圆形玻璃砖，其直径AB与水平面成30°角．

图6

(1)若让一束单色光沿半径方向竖直向下射向圆心O，由AB面折射后射出，当光点落在光屏上时，绕O点逆时针旋转调整入射光与竖直方向的夹角，该角多大时，光在光屏PQ上的落点距O′点最远？(已知玻璃砖对该光的折射率为n2)

(2)若让一束白光沿半径方向竖直向下射向圆心O，经玻璃砖后射到光屏上形成完整彩色光带，则光带的最右侧是什么颜色的光？若使光线绕圆心O逆时针转动，什么颜色的光最先消失？

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解析 (1)如图，刚好发生全反射时，落点距O′最远 1

sin C

n解得C＝45°

入射光与竖直方向的夹角为θ＝C－30°＝15°

(2)由于介质时紫光的折射率最大，所以位于光带的最右侧．若使光线绕圆心O逆时针转动，入射角增大，由于紫光的临界角最小，所以紫光最先消失． 答案 (1)15° (2)紫光 紫光

解答全反射类问题的技巧

解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：一是光必须从光密介质射入光疏介质 …… 此处隐藏：9246字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……