第13章 第1讲 光的折射 全反射（Word教参）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（江苏专版）

第十三章 光 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 光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生改变的现象，如图所示(以光从空气射入水中为例)。 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：＝n。 [注意]　(1)在光的折射现象中，光路是可逆的。 (2)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角。 3．折射率 (1)折射率是衡量材料光学性能的重要指标。 (2)定义式：n＝。 (3)计算式：n＝，因为v <c，所以任何介质的折射率都大于1。 二、全反射　光导纤维 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)入射角等于或大于临界角。 3．临界角 (1)定义：折射角等于90°时的入射角。 (2)公式：sin C＝。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，由n＝得sin C＝。 (3)大小：介质的折射率n越大，发生全反射的临界角C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。 微点判断　 (1)光的传播方向发生改变的现象叫光的折射。(×) (2)折射率跟折射角的正弦成正比。(×) (3)只要入射角足够大，就能发生全反射。(×) (4)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小。(√) (5)已知介质对某单色光的临界角为C，则该介质的折射率等于。(√) (6)密度大的介质一定是光密介质。(×) (一) 折射定律、折射率的理解及应用(精研点) 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．应用光的折射定律解题的一般思路 (1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图。 (2)充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等。 (3)注意在折射现象中，光路是可逆的。 [考法全训] 1．[对折射定律的理解] 如图所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出)射向水中，折射后通过水中的B点。图中O点为A、B连线与分界面的交点。下列说法错误的是(　 ) A．O1点在O点的右侧 B．蓝光从空气中射入水中时，速度变小 C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正下方的C点 D．若沿AO1方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点 解析：选A　根据折射定律，可知光由空气斜射入水中时入射角大于折射角，则画出光路图如图所示，知O1点应在O点的左侧，故A错误；光从光疏介质(空气)射入光密介质(水)中时，速度变小，故B正确；紫光的折射率大于蓝光，所以折射角要小于蓝光的，则折射光线可能通过B点正下方的C点，故C正确；红光的折射率小于蓝光，折射角要大于蓝光的，则折射光线可能通过B点正上方的D点，故D正确。 2．[折射率的求解] 某透明均匀介质的截面图如图所示，直角三角形的直角边BC与半圆形的直径重合，∠ACB＝30°，半圆形的半径为R，一束光线从E点射入介质，其延长线过半圆形的圆心O，且E、O两点距离为R，已知光线在E点的折射角为30°，真空中的光速为c，则(　 ) A．该介质折射率为 B．该介质折射率为 C．光线在该透明均匀介质中运动的时间为 D．光线在该透明均匀介质中运动的时间为 解析：选B　光路图如图所示，由于OE＝OC＝R，则△EOC为等腰三角形，∠OEC也为30°，所以入射角θ1＝60°，由题意知折射角θ2＝30°，根据折射定律，有n＝＝，A错误，B正确；根据几何关系，可知∠OED＝30°，则折射光线ED平行于AB，可得ED＝2Rcos 30°＝R，光在介质中的传播速度为v＝，传播时间为t＝，联立得到t＝，C、D错误。 3．[折射定律的应用] 如图所示为玻璃圆柱体的截面图，半径为R，玻璃的折射率为。在截面内有两条间距为R的平行光线，下面的光线过圆心O，经过玻璃圆柱体后，两出射光线相交于图中P点。则圆心 O到P点的距离为(　 ) A．R　　　　　　 B．(＋1)R C．R D．R 解析：选A　光路图如图所示，根据题意可知，通过M点的光线入射角为i＝45°，根据光的折射定律＝n，可得折射角r＝