第14章 第3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（老教材 新高考）

第3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 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。 [多维训练] 1．[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] 如图所示，ABC为直角三棱镜的截面，∠A＝30°，∠B＝90°，一束单色光从AB边上的D点平行AC射入，折射光线刚好经过C点，已知BD＝AD，则三棱镜的折射率为(　 ) A. B． C. D． 解析：选A　设BC长为d，则AB＝d，BD＝d，由几何关系可知，单色光在D点的入射角i＝60°，设折射角为r，由几何关系可知sin r＝＝，则三棱镜的折射率n＝＝，A正确。 3．[折射定律的应用](2022·湖北高考)如图所示，水族馆训练员在训练海豚时，将一发光小球高举在水面上方的A位置，海豚的眼睛在B位置，A位置和B位置的水平距离为d，A位置离水面的高度为d。训练员将小球向左水平抛出，入水点在B位置的正上方，入水前瞬间速度方向与水面夹角为θ。小球在A位置发出的一束光线经水面折射后到达B位置，折射光线与水平方向的夹角也为θ。已知水的折射率n＝，求： (1)tan θ的值； (2)B位置到水面的距离H。 解析：(1)设小球初速度为v0，到达水面时竖直方向速度为vy，运动时间为t，位移方向与水面夹角为β，由平抛运动规律： d＝v0t，d＝vyt，tan β＝＝，tan θ＝ 可得tan θ＝2tan β＝。 (2)因tan θ＝，可知θ＝53°，从A点射到水面的光线的入射角为α，折射角为9