第14章 第1讲 光的折射 全反射（word教参）-【金版新学案】2024高考物理大一轮复习讲义·高三总复习（新教材新高考版）

第1讲　光的折射　全反射 考点一　折射定律　折射率(重难共研类) 1．折射定律 (1)内容：如图所示，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。 (3)在光的折射现象中，光路是可逆的。 2．折射率 (1)定义式：n＝。 (2)计算公式：n＝，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1。 (3)当光从真空(或空气)斜射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质斜射入真空(或空气)时，入射角小于折射角。 【微判断】 (1)在光的折射现象中，光路是可逆的。(√) (2)光由介质射入空气，折射角小于入射角。(×) (3)由n＝可知任何介质的折射率都大于1。(√) 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，虽然在不同介质中波速、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。 3．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱(球)体对光路的控制 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱(球)体 结构 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，出射光线向棱镜底边偏折 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 应用 测定玻璃的折射率 全反射棱镜，改变光的传播方向 改变光的传播方向 如图所示，一个盛水容器内装有深度为H的水，激光笔发出一束激光射向水面O点，经折射后在水槽底部形成一光斑P。已知入射角α＝53°，水的折射率n＝，真空中光速为c，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。求： (1)激光从O点传播到P点的时间t； (2)打开出水口放水，当水面下降到原来一半深度时，光斑P仍然在容器底部，求光斑P移动的距离x。 解析：　(1)根据折射定律n＝ 解得折射角大小β＝37° 光在水中的速度v＝ 激光从O点传播到P点的时间t＝＝。 (2)打开出水口后，光路图如图所示。根据n＝ 由几何关系有：x＝h(tan α－tan β) 当h＝，代入数据解得x＝。 答案：　(1)　(2) 1．【折射率的理解】 (多选)(2022·海南昌江县矿区中学第二次模拟)如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则(　　) A．na>nb B．na<nb C．λa<λb D．λa>λb BD　[由题图可知，两束单色光a、b入射角相同时，单色光a的折射角大，由折射定律n＝可知，单色光a的折射率小于单色光b的折射率，故A错误，B正确；由于单色光a的折射率小于单色光b的折射率，则单色光a的频率小于单色光b的频率，由λ＝可知，单色光a的波长大于单色光b的波长，故C错误，D正确。] 2．【折射率大小的计算】 (2022·湖南省九校联考)如图所示为半圆形玻璃砖，O为圆心，AB是水平直径，C为AO中点，一束单色光斜射到C点，逐渐改变入射方向，当入射光与AB面夹角为θ时，折射光线从圆弧的最高点D点射出，则玻璃砖对光的折射率为(　　) A．cos θ B．2cos θ C．cos θ D．cos θ C　[光路图如图所示 设C点折射角为r，由几何关系可知sin r＝＝，根据折射定律可得n＝＝cos θ，故选C。] 3．【折射定律的应用】 如图所示，半径为R、球心为O的半球内为真空，M为其顶点，半球外介质的折射率为。一束以MO为中心、截面半径r＝R的光束平行于MO射到球面上，不考虑多次反射，则能从底面透射出光的面积为(　　) A.πR2 B． C．π(－1)2R2 D．π(－1)2R2 C　[根据几何关系，光束边缘的光线进入半球时的入射角为30°，根据折射定律可知n＝，解得γ＝45°，到达底面时与O点距离为L，则有＝，解得L＝(－1)R，则能从底面透射出光的面积为S＝π(－1)2R2，故C正确，ABD错误。] 考点二　全反射　光导纤维(重难共研类) 1．全反射：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叫作全反射。 2．全反射的条件 (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