第15章 第3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（老教材老高考）

第3讲 光的折射　全反射　对应学生用书P344 【课标解读】 　1.知道折射率的概念，运用折射定律进行相关计算。2.知道光的色散现象，不同频率的光在同一介质中速度与频率的关系。3.知道全反射现象及其产生条件，会进行相关计算。4.了解全反射现象的应用，会测定玻璃的折射率。 　备考第1步——梳理教材基础，落实必备知识 一、光的折射定律 1．(光路图如图) 折射定律内容：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。 3．在光的折射现象中，光路是可逆的。 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。 二、折射率 1．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。 2．计算公式：n＝，因v＜c，任何介质的折射率总大于1。(填“大于”或“小于”) 3．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。 三、全反射 1．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。 2．临界角：折射角等于90 °时的入射角，用C表示，且sin C＝[3]。 3．下图是光导纤维传输过程，由此可知，光导纤维的传输原理：利用光的全反射。 注解[3] sin C＝的条件：光从某种(光密)介质射向真空(空气)时。 四、光的色散[4] 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。 注解[4] 各色光在真空中的传播速度均为c＝3.0×108 m/s Ｋ 基础小题自测 Ｋ 1．(多选)直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图所示，a、b光相比(　　) A．玻璃对a光的折射率较小 B．玻璃对a光的临界角较小 C．b光在玻璃中的传播速度较小 D．b光在玻璃中的传播时间较短 E．b光在玻璃中的传播时间较长 答案：ACE 2．(多选)(2022·湖北黄冈中学高三三模)一种“光开关”的“核心区”如图虚框区域所示，其中1、2是两个完全相同的截面为等腰直角三角形的棱镜，直角边与虚框平行，两斜面平行，略拉开一小段距离，在两棱镜之间可充入不同介质以实现开关功能。单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，若能通过2，则为“开”，否则为“关”，已知棱镜对a的折射率为1.5，下列说法正确的是(　　) A．单色光a在棱镜中的速度是在真空中速度的 B．单色光a在棱镜中的波长是在真空中波长的1.5倍 C．若不充入介质，则能实现“关”功能 D．若充入的介质相对棱镜是光疏介质，有可能实现“开”功能 E．若充入的介质相对棱镜是光密介质，有可能实现“关”功能 解析：选ACD。根据公式可知v＝，v＝λf，频率不变，速度、波长变为原来的三分之二，A正确，B错误；单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，入射角为45° ，根据全反射的条件，临界角为sin C＝＝<sin 45°＝，不充入介质，即发生全反射，光不可以通过2，实现“关”功能，C正确；由光密进入光疏，可能发生全反射，可能无法进入2，处于关状态，从光疏进入光密，不会发生全反射，则一定处于开状态，D正确，E错误。 3．(多选)如图甲所示，在盛有水的盆里倾斜放置一平面镜，调整镜子的角度，让一束太阳光照射到镜面上，并反射到天花板上，会观察到彩色的光带，示意图如图乙所示。以下说法正确的是(　　) A．彩色的光带最左边是紫色 B．彩色的光带是光的干涉产生的 C．彩色的光带最左边是红色 D．彩色的光带是光的折射产生的 E．各色光在水盆中的频率相等 答案：ADE 4．(多选)直角棱镜的折射率为，其横截面如图所示，其中∠C为90°，∠A为30°。截面内一细束与AC边夹角为30°的光线，从棱镜AC边上的中点D射入，经折射后射到AB边上，已知AC边的长度为a，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是(　　) A.该光线在AC边上的折射角为30° B．该光线在AC边上的折射角为45°C.该光线在棱镜中的速度为c D．不考虑多次反射，该光线在玻璃中的传播时间为 E．不考虑多次