4.1 光的折射-2021—2022学年高二物理精讲精练（人教版2019选择性必修第一册）

4.1 光的折射 考点精讲 考点1：折射定律 1．光的方向 光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化(斜射)，并非一定变化，当光垂直界面入射时，传播方向就不发生变化． 2.入射角与折射角的大小关系 光从一种介质进入另一种介质时，折射角与入射角的大小关系不要一概而论，要视两种介质的折射率大小而定．当光从真空斜射入介质时，入射角大于折射角；当光从介质斜射入真空时，入射角小于折射角． 【例1】　(多选)如图所示，虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法正确的是(　　) A．bO可能是入射光线 B．aO可能是入射光线 C．cO可能是入射光线 D．Ob可能是反射光线 【解析】BD　由于反射角等于入射角，入射光线、反射光线关于法线对称，所以aO、Ob应是入射光线或反射光线，PQ是法线．又因为反射光线、折射光线都不与入射光线位于法线同侧，所以aO是入射光线，Ob是反射光线，Oc是折射光线． 【技巧与方法】 1 在反射、折射现象中，光路都是可逆的. 2 光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化，但并非一定要变化；当光垂直分界面入射时，光的传播方向就不会变化. 【针对训练】 1．如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况．造成这种现象的原因是什么？ 【解析】　太阳光线进入大气层发生折射，使传播方向改变，使人感觉太阳的位置比实际位置偏高． 【答案】　光的折射 考点2：折射率 1．关于正弦值 当光由真空射入某种介质中，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但正弦值之比是一个常数． 2．关于常数n 入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数，但不同介质具有不同的常数，说明常数反映着该介质的光学特性． 3．光传播速度 介质的折射率n跟光在其中的传播速率v有关，即n＝，由于光在真空中的传播速率c大于光在任何介质中的传播速率v，所以任何介质的折射率n都大于1.因此，光从真空斜射入任何介质时，入射角均大于折射角；而光由介质斜射入真空时，入射角均小于折射角． 4．决定因素 介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量，它的大小只能由介质本身及光的性质共同决定，不随入射角、折射角的变化而变化． 【例2】　如图所示，光线以入射角θ1，从空气射向折射率为n＝的玻璃表面． （1）当入射角θ1＝45°时，反射光线与折射光线间的夹角θ为多大？ （2）当入射角θ1为多少时，反射光线与折射光线垂直？ 【点拨】本题主要考查反射角、入射角和折射角的概念，首先应弄清反射角、折射角和入射角的含义，然后根据光路图，利用几何知识解题． 【解析】　(1)由折射定律有n＝，解得sin θ2＝＝，则θ2＝30°，由反射定律得θ′1＝θ1＝45°，由几何关系可知反射光线与折射光线间的夹角为θ＝105°. (2)当反射光线与折射光线垂直时，θ′1＋θ2＝90° 则n＝＝＝＝tan θ1＝ 故θ1＝arctan＝54.74°. 【技巧与方法】 处理光的折射问题的一般思路 （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，要注意入射角、折射角均是光线与法线的夹角． （3）利用折射定律、折射率公式列式求解． 【针对训练】 2．(多选)如图所示，一单色光由介质Ⅰ射入介质Ⅱ，在界面MN上发生偏折．下列说法正确的是(　　) A．该光在介质Ⅰ中传播的速度大 B．该光在介质Ⅱ中传播的速度大 C．该光在介质Ⅰ中和介质Ⅱ中传播的速度之比为∶1 D．该光在介质Ⅱ中和介质Ⅰ中传播的速度之比为∶1 【解析】BD　由题图知该光在介质Ⅱ中的折射角较大，则介质Ⅰ的折射率大于介质Ⅱ的折射率，根据折射率与光速的关系可知光在介质Ⅱ中传播的速度大；介质Ⅰ相对介质Ⅱ的折射率为n＝＝，则该光在介质Ⅱ中和介质Ⅰ中传播的速度之比为∶1.选项B、D正确． 考点3：测量玻璃的折射率 1．实验原理 如图所示，abcd为一个两面平行的玻璃砖，入射角为θ1，折射角为θ2，根据n＝计算出玻璃的折射率． 2．实验器材 白纸，图钉，大头针，直尺，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖． 3．实验步骤 （1）在白纸上画出一条直线aa′作为界面，过aa′上的一点O1画出界面的法线NN′，并画一条线段AO1作为入射光线，如图所示． （2）把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与aa′对齐．用直尺或三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动．将玻璃砖取下，画出直线bb′代表玻璃砖的另一边． （3）在直线AO1上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P2挡住P1的像．再在观察的这一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像