第四章 光的折射和全反射 知识点清单-2023-2024学年高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

新教材 鲁科版2019版 物理选择性必修第一册 第4章知识点清单 目录 第4章　光的折射和全反射 第1节 光的折射 第2节 科学测量：玻璃的折射率 第3节 光的全反射 第4节 光导纤维及其应用 2 / 2 第4章　光的折射和全反射 第1节 光的折射 一、光的折射定律 1. 光的折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会改变的现象。 2. 光的折射定律(又叫斯涅耳定律) 入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数，即=n。 3. 光路可逆性：在光的反射现象和折射现象中，光路都是可逆的。 二、折射率 1. 折射率：光从真空(或空气)射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦跟折射角r的正弦的比值n，称为这种介质的折射率。 2. 意义：介质的折射率反映了光在介质中的偏折程度。折射率越大，介质使光偏离原来传播方向的程度就越大。 3. 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=。 4. 色散现象：在同一种介质中，红光的传播速度最大，折射率最小；紫光的传播速度最小，折射率最大。 三、光的折射定律的理解与应用 1. 对折射定律的理解 (1)同面内：“折射光线与入射光线、法线在同一平面内”，这句话大体上说明了三线的空间位置，折射光线在入射光线与法线决定的平面内，即三线共面。 (2)线两旁：“折射光线与入射光线分居在法线两侧”，这句话进一步确定了折射光线的位置，使得折射光线的“自由度”越来越小。(i>0) (3)正比律：“入射角的正弦与折射角的正弦成正比”，即=n，折射角r随入射角i的变化而变化，入射角i的正弦与折射角r的正弦之比是定值，当入射光线的位置、方向确定下来时，折射光线的位置、方向就确定了。 所以，光的折射定律是光从一种介质射向另一种介质中时，在传播过程中遵循的必然规律。 2. 对光线偏折方向的理解 (1)如果光线从折射率(n1)小的介质射向折射率(n2)大的介质，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大(减小)，折射角也会增大(减小)。 (2)如果光线从折射率(n1)大的介质射向折射率(n2)小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于折射角，在某一范围内随着入射角的增大(减小)，折射角也会增大(减小)，如图所示，即光线的偏折情况与介质的性质有关。   3. 折射光路是可逆的 当一束光由空气射向玻璃时，发生折射，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发生折射，折射定律中的公式就变为=，式中i、r分别为此时的入射角和折射角。 四、对折射率的理解 1. 折射率与光速的关系 介质的折射率n跟光在其中的传播速率v有关，即n=，由于光在真空中的传播速率c大于光在任何介质中的传播速率v，所以任何介质的折射率n都大于1。因此，光从真空斜射入任何介质时，入射角均大于折射角；而光由介质斜射入真空时，入射角均小于折射角。 2. 决定因素 介质的折射率的大小由介质本身及光的性质共同决定，与入射角、折射角无关，不随入射角、折射角的变化而变化。 3. 光线的偏折与折射率的关系 折射率是一个反映介质的光学性质的物理量。当光由真空射入某种介质发生折射时，则为这种介质的折射率，即n=。由此可知，当θ1一定时，n越大，θ2越小，此时光线的偏折角Δθ=θ1-θ2就越大，即n越大，光线的偏折角度就越大。 五、光在棱镜中的色散问题 1. 对光的颜色的理解 光的颜色由光的频率决定。不同颜色的光，频率不同，在同种介质中传播时波长不同，波速不同；光由一种介质进入另一种介质时，频率不变，故光的颜色不变。 2. 色光特性比较 各种色光 红橙黄绿蓝靛紫 频率 小→大 波长 长→短 临界角(同种介质中) 大→小 折射率 小→大 波速(真空中) 不变，c=3×108 m/s 波速(介质中) 大→小 经三棱镜折射时偏向角大小 小→大 3. 折射时的色散 (1)把射出棱镜的光线与入射光线方向的夹角叫光通过棱镜的偏向角，如图所示。实验表明，白光色散时，红光的偏向角最小，紫光的偏向角最大。这说明玻璃对不同色光的折射率是不同的，紫光的折射率最大，红光的折射率最小。 (2)白光经过三棱镜后，在光屏上呈现七色光带；若从棱镜的顶角向底边看，由红到紫依次排列，紫光最靠近底边。 4. 光的色散现象能表明的问题 (1)同一介质对不同色光的折射率不同，频率越高折射率越大，七色光中红光的折射率最小，紫光的折射率最大。 (2)由n=可知，同一介质中各种色光的光速不同，红光的折射率最小，光速最大；而紫光的折射率最大，光速最小。 (3)光由一种介质进入另一种介质时，光的颜色不变，光速改变。 (4)光在介质中的传播速度与介质有关，与光的频率也有关，这一点与机械波是有区