第十四章 第3讲　光的折射　全反射-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 老教材 老高考）

第3讲　光的折射　全反射 授课提示：对应学生用书第369页 一、光的折射定律　折射率 1．折射定律 (1)内容：如图所示，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。 (3)在光的折射现象中，光路是可逆的。 2．折射率 (1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量。 (2)定义式：n＝。 (3)计算公式：n＝，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1。 (4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由某种介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角。 3．折射率的理解 (1)折射率由介质本身性质决定，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。 二、全反射　光导纤维 1．定义：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射，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)入射角大于或等于临界角。 3．临界角：折射角等于90°时的入射角。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，则sin C＝。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) 1．判断正误 (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)折射定律是托勒密发现的。(　　) (5)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小。(　　) (6)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。(　　) (7)密度大的介质一定是光密介质。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√　(7)× 2．(教科版选修3－4 P65T1改编)如图所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中。当入射角是45°时，折射角为30°，则以下说法正确的是(　　) A．反射光线与折射光线的夹角为120° B．该液体对红光的折射率为 C．该液体对红光的全反射临界角为45° D．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角也是30° 答案：C 3．(多选)(人教版选修3－4 P53T1)光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是(　　) A．a是光密介质，b是光疏介质 B．光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度 C．光的入射角必须大于或等于临界角 D．必须是单色光 答案：AC 授课提示：对应学生用书第370页 热点一　对折射定律和折射率的理解及应用 1．对折射率的理解 (1)公式n＝中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，i总是真空中的光线与法线间的夹角，r总是介质中的光线与法线间的夹角。 (2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关。 (3)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，光疏介质不是指密度小的介质。 (4)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。 (5)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。 (6)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．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱 体(球) 结构 玻璃砖上下表面是平行的 横截面为三角形的三棱镜 横截面是圆 对光 线的 作用 通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移 通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底边偏折 圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折 应用 测定玻璃的折射率 全反射棱镜，改变光的传播方向 改变光的传播方向 　(2019·全国卷Ⅰ)如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面 3 m。距水面4 m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°(取sin 53°＝0.8)，已知水的折射率为。 (1)求桅杆到P点的水平距离； (2)船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。 [解析]　(1)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2；桅杆高度为h1，P点处水深为h2；激光束在水中与竖直方向的夹角为θ。由几何关系有 ＝ta