4.1-4.2 光的折射和全反射-2021-2022学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019选择性必修第一册）

第四章 光 4.1-4.2：光的折射和全反射 一：知识精讲归纳 考点一、折射定律 1．光的反射 (1)反射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质的现象． (2)反射定律：反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角． 2．光的折射 (1)折射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光会进入第2种介质的现象． (2)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的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即＝n12(式中n12是比例常数)． (3)在光的折射现象中，光路是可逆的． 考点二、折射率 1．定义 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，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，即n＝. 2．折射率与光速的关系 某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝. 3．理解 由于c＞v，故任何介质的折射率n都大于(填“大于”“小于”或“等于”)1. 考点三、全反射 1．光疏介质和光密介质 (1)光疏介质：折射率较小(填“大”或“小”)的介质． (2)光密介质：折射率较大(填“大”或“小”)的介质． (3)光疏介质与光密介质是相对(填“相对”或“绝对”)的． 2．全反射现象 (1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射．若入射角增大到某一角度，折射光线完全消失，只剩下反射光线的现象． (2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角．用字母C表示，光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sin C＝. (3)全反射发生的条件 ①光从光密介质射入光疏介质． ②入射角等于或大于临界角． 考点四、全反射棱镜和光导纤维 1．形状：截面为等腰直角三角形的棱镜． 2．全反射棱镜的特点：当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很高． 光导纤维 1．原理：利用了光的全反射． 2．构造：由内芯和外套两层组成．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射． 3．光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等． 4．光纤通信的优点是传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等． 技巧归纳： 全反射棱镜改变光路的几种情况 　　　入射方式 项目　　　　 方式一 方式二 方式三 光路图 入射面 AB AC AB 全反射面 AC AB、BC AC 光线方向改变角度 90° 180° 0°(发生侧移) 、光导纤维 1．构造及传播原理 (1)构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有几微米到一百微米，如图5所示，它是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率大于外套的折射率． 图5 (2)传播原理：光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光信号，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像． 2．光导纤维的折射率：设光导纤维的折射率为n，当入射角为θ1时，进入光导纤维的光线传到侧面恰好发生全反射，则有：sin C＝，n＝，C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝. 由图6可知：当θ1增大时，θ2增大，由光导纤维射向空气的光线的入射角θ减小，当θ1＝90°时，若θ＝C，则所有进入光导纤维中的光线都能发生全反射，即解得n＝. 图6 以上是光从光导纤维射向真空时得到的折射率，由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比大些． 二：考点题型归纳 题型一：光的折射、折射率 1．（2022·辽宁·高三期末）如图所示，截面为直角三角形的透明介质，，一单色光从边的中点D垂直边射入透明介质，通过透明介质后与的延长线交于E点．若．则透明介质对该光的折射率为（　　） A． B． C．1.5 D．2 2．（2021·江苏·南通市海门四甲中学高二期中）某同学利用平行玻璃砖测量玻璃的折射率，按插针法步骤正确操作，借助刻度尺完成了光路图。该同学有圆规，却没有量角器，他就以O点为圆心，为半径画圆，分别交入射光线于A点，交直线的延长线于C点。分别过A、C点作法线的垂线交于B、D点，如图所示。用刻度尺测得，，则说法正确的是（　　） ①玻璃的折射率 ②玻璃的折射率 ③若玻璃砖前后两面并不平行，按正确实验操作，则他测出的折射率会受到影响 ④若玻璃砖前后两面并不平行，按正确实验操作，则他测出的折射率不会受到影响 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 3．（2022·辽宁辽阳·高二期末）如图所示，为某种玻璃制成的三棱镜的横截面，其中长度为。今有一束单色光从P点垂直边