64 第15章 第1讲 光的折射 全反射（word教参）-2023高考物理【金版新学案】大一轮复习讲义·高三总复习（新高考 广东版）

第十五章　光　 命题探究 试题情境 1．命题分析：光的折射定律、折射率、全反射现象的考查常以计算题形式出现，是命题热点、常考点；光的干涉、衍射和相对论基本假设则常以选择题形式出现。 2．趋势分析：预计以后高考对本专题的考查仍然以光的折射、全反射等光的传播规律作为主要命题方向，但对于光的干涉、衍射、偏振等内容的重要结论也需识记。 1．生活实践类：全反射棱镜、光导纤维、增透膜、偏振滤光片、激光、雷达。 2．学习探索类：折射定律、全反射、测定玻璃的折射率、光的干涉现象、光的衍射、光的偏振现象、用双缝干涉测光的波长。 第1讲　光的折射　全反射 一、光的折射定律　折射率 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，这个现象叫作光的折射。 2．折射定律 (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：n12＝，式中n12是比例系数。 (3)在光的折射现象中，光路是可逆的。 3．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的比值。 (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。 二、全反射　光导纤维 1．全反射 (1)定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部消失，只剩下反射光线的现象。 (2)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。 (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。 2．全反射棱镜 (1)定义：横截面为等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。 (2)全反射棱镜的优点： 全反射棱镜和平面镜在改变光路方面，效果是相同的，相比之下，全反射棱镜成像更清晰，光能损失更少。 3．光导纤维：光导纤维的原理是利用光的全反射，如图所示。 (1)如图所示，渔民叉鱼时，由于光的折射，不是正对着看到的鱼去叉，而是对着所看到鱼的下方叉。(　　) (2)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光的折射。(　　) 答案：　(1)√　(2)√ 考点一　折射率及折射定律的应用 1．对折射率的理解 (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。 2．光路的可逆性 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射出。 (2021·浙江卷)用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示。入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d，已知光束a和b间的夹角为90°，则(　　) A．光盘材料的折射率n＝2 B．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二 C．光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度 D．光束c的强度小于O点处折射光束OP的强度 D　[根据题目已知条件，作出光路图如图所示，由此可知n＝＝，选项A错误；根据n＝可知，光在光盘中的速度为v＝，选项B错误；光线在Q点除折射外，还有反射，根据能量守恒定律可知，入射光a的强度大于光束b、c、d的强度之和，选项C错误；在P处，入射光OP的强度应等于折射光c和反射光PQ的强度之和，选项D正确。] 针对练1．(2022·广东广州一模)如图甲，某汽车大灯距水平地面的高度为81 cm，图乙为该大灯结构的简化图。现有一束光从焦点处射出，经旋转抛物面反射后，垂直半球透镜的竖直直径AB从C点射入透镜。已知透镜直径远小于大灯离地面高度，AC＝AB，半球透镜的折射率为，tan 15°≈0．27。求这束光照射到地面的位置与大灯间的水平距离。 解析：　如图所示， 设光线从C点水平射向半球透镜时的入射角为α，从半球透镜折射后的出射光线与水平面成β角，依题意 sin α＝＝ 由折射定律n＝ 设这束光照射到地面的位置与车头大灯间的水平距离为x。 由几何关系tan β＝ 联立解得x＝300 cm。 答案：　300 cm 针对练2．(2021·湖南卷)我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播。身高1．6 m的人站在水平地