第14章 第1讲 光的折射 全反射（word教参）-【正禾一本通】2024高考物理高三一轮总复习高效讲义（新教材新高考）

第1讲 光的折射　全反射 【课标解读】 　1．通过实验，理解折射率的概念，掌握光的折射定律。2．知道光的全反射现象及其产生的条件，会用全反射条件进行相关计算。初步了解光纤的工作原理及应用。3．会分析光的色散现象。 备考第1步——梳理教材基础，落实必备知识 一、光的折射定律　折射率 1．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[1]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。 注解[1] 法线是两种介质界面的垂线，公式中的θ1、θ2是光线与法线的夹角，不是与界面的夹角。 (3)在光的折射现象中，光路是可逆的。 2．折射率 (1)意义：折射率是反映介质的光学性质的物理量。 (2)定义式：n＝[2]。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。θ1是真空中光线与法线的夹角。 (3)计算式：n＝，因v<c，故任何介质的折射率总大于1。(填“大于”或“小于”) (4)折射率的理解 ①折射率由介质本身性质和光的频率决定，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。 注解[2] n12＝与n＝的意义不同。后者中的θ1强调的是真空(或空气)中的光线与法线的夹角。n12为相对折射率。 二、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，折射光线全部消失，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。用C表示，则sin C＝[3]。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。 4．光导纤维 光导纤维的原理是利用光的全反射，如图所示。 注解[3] sin C＝的条件：光从某种(光密)介质射向真空(空气)时。 三、光的色散 1．色散现象：白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱。 2．成因：由于n红<n紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同，紫光折射得更明显些，当它们射出另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光的偏折角最小。 基础小题自测 1．判断下列说法正误。 (1)光从一种介质射入另一种介质时，其折射角一定小于入射角。(　　) (2)任何介质的折射率都大于1。(　　) (3)光从一种介质射入另一种介质，传播方向一定发生变化。(　　) (4)光从密度大的介质射入密度小的介质时一定能发生全反射。(　　) (5)光纤通信的主要优点是容量大。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√ 2．高速公路上的标志牌都使用“回归反光膜”，这种膜是用球体反射元件制成的。如图所示，反光膜内均匀分布着球形的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为1．6，入射的车灯光线经玻璃珠依次折射、反射、折射后，出射光线恰好和入射光线平行，则光进入玻璃珠后的折射角的正弦值为(　　 ) A．0．3 B．0．6 C．0．8 D．0．9 解析：选B。如图所示， 根据对称性以及几何关系可知i＝2r，根据折射定律有＝1．6，联立以上两式可得sin r＝0．6，故B正确，A、C、D错误。 3．一种“光开关”如图虚框区域所示，其主要部件由两个相距非常近的截面为半圆形的圆柱棱镜构成，两半圆柱棱镜可以绕圆心O点旋转。单色光a从左侧沿半径射向半圆柱棱镜的圆心O，若光线能从右侧射出，则为“开”，否则为“关”，已知棱镜对a的折射率为1．5，光a与半圆柱棱镜的直径MN夹角为45°。下列说法正确的是(　　 ) A．单色光a在棱镜中的频率是在真空中的1．5倍 B．单色光a在棱镜中的波长是在真空中的1．5倍 C．顺时针旋转两半圆柱棱镜可实现“开”功能 D．逆时针旋转两半圆柱棱镜可实现“开”功能 解析：选D。频率由光源决定，在棱镜中不会改变频率，故A错误；根据n＝，v＝λf可知，单色光a在真空中的波长是在棱镜中的1．5倍，故B错误；此时入射角为45°，根据题意可知sin C＝＝<，临界角小于45°，所以此时为关状态，顺时针旋转两半圆柱棱镜，入射角变大，则发生全反射，出现“关”功能，故C错误；根据C选项分析可知，逆时针旋转两半圆柱棱镜，入射角减小，不发生全反射，可实现“开”功能，故D正确。 备考第2步——突破核心考点，提升关键能力 考点一　折射定律的理解及应用 【核心知识】 1．公式n＝中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角。 2．折射率的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＝。 3．折射率与入射角的