14.1光的折射　全反射-【桂冠物理】2024高三物理一轮复习题型归纳技巧点拨（新高考专用）

第十四章 光、电磁波、相对论 14.1光的折射 全反射 【考点预测】 1. 光的折射现象、光路的可逆性 2. 光的折射定律、折射率、折射率的波长表达式和速度表达式 3.光的全反射现象、条件及应用 4. 根据反射与折射定律画光路图 【方法技巧与总结】 一、光的折射定律　折射率 1．折射定律 (1)内容：如图1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． 图1 (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)斜射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质斜射入真空(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，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3所示． 图3 【题型归纳目录】 题型一：折射定律　折射率 题型二：全反射的条件 题型三：光的折射和全反射的简单应用 题型四：光的折射和全反射的综合应用 【题型一】折射定律　折射率 【典型例题】 例1．翠鸟的食物以鱼类为主，翠鸟入水之后是凭借触觉来抓捕猎物的，因此在入水之前，翠鸟事先看清楚鱼的位置，在时机成熟时会张开翅膀，以俯冲的姿势，快速地冲入水中将猎物捕获。若开始时翠鸟停在距离水面1.5m高的苇秆上，看到与水面成的方向有一条鱼，鱼的实际位置在水面下方处。已知水对光线的折射率为，，，则下列说法正确的是（　　） A．鱼的实际深度比翠鸟观察到的要浅 B．鱼看到的翠鸟比实际位置要高 C．翠鸟以与水面成的方向俯冲做直线运动即可捕获鱼 D．鱼距离翠鸟的实际水平距离为2.5m 练1．如图所示，一束复色光从空气射到一块长方体玻璃砖上表面后分成两束单色光a、b，光束a与玻璃砖上表面的夹角为，光束b与玻璃砖上表面的夹角为。光束a与光束b在玻璃砖中传播速度的比值为（    ） A． B． C． D． 【题型二】全反射的条件 【典型例题】 例2．如图，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验，在失重环境下，往水球中央注入空气，形成了一个明亮的气泡。若入射光在气泡表面的点恰好发生全反射，反射角为，光在真空中传播速度为，则（　　） A．光从空气进入水球，波长变短 B．光从空气进入水球，频率变大 C．水的折射率 D．光在水球中的传播速度 练2．某半径为r的类地行星表面有一单色点光源P，其发出的各方向的光经过厚度为、折射率为n=2的均匀行星大气层（图中阴影部分）射向太空。取包含P和行星中心O的某一截面如图所示，设此截面内一卫星探测器在半径为2r的轨道上绕行星做匀速圆周运动，忽略行星表面对光的反射，则（　　）    A．大气外表面发光区域在截面上形成的弧长为 B．卫星探测器运行时，任意时刻只能在轨道上某部分观测到光，这部分轨道弧长为 C．若该行星没有大气层，则卫星探测器运行时，在轨道上能观测到光轨道弧长与有大气层时的光轨道弧长相同 D．若探测器公转方向和行星自转的方向相同，探测器接收到光的频率一定大于光源发出的频率 【题型三】光的折射和全反射的简单应用 【典型例题】 例3．如图所示，一细束单色光由空气以入射角斜射入平行玻璃砖，已知玻璃砖厚度为，玻璃砖对该单色光的折射率为，该单色光在空气中的传播速度为。 （1）求这束单色光穿过玻璃砖所用的时间； （2）通过作图说明通过玻璃砖的出射光束与入射光束平行，并求出出射光束相对入射光束的侧移量。    练3．如图所示为一半径为R的半圆柱形玻璃砖的横截面，一束光线以i=45°的入射角从圆心O处沿平行横截面方向射入玻璃砖，并从A点射出，折射光线OA相对入射光线偏折r=15°。求： （1）该玻璃砖的折射率n； （2）沿纸面向左平移入射光线，当光线平移到B点时，发现出射光线与入射光线平行，面出此时的光路图，并求出OB距离L为多大？    【题型四】光的折射和全反射的综合应用 【典型例题】 例4．如图示长方体容器，已知长，宽，高，其中A＇B＇C＇D＇内侧面涂有反光物质，只考虑