第十三章　光　电磁波　相对论(教师用书)-【名师大课堂】2024年新高考物理艺术生总复习必备

第36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． 2．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． 3．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． 4．折射率的理解 (1)折射率n由介质本身的光学性质和光的__频率__决定，与入射角的大小__无__关，不能说n与sin θ1成正比，与sin θ2成反比． (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．光密介质与光疏介质 介质 光密介质 光疏介质 折射率 大 小 光速 小 大 相对性 若n甲＞n乙，则甲是__光密__介质 若n甲＜n乙，则甲是__光疏__介质 2.全反射 (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__． 3．光导纤维：光导纤维的原理是利用光的__全反射__，如图所示． 三、光的色散 1．现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成__由红到紫__七种色光组成的彩色光带． 2．成因：棱镜材料对不同色光的折射率__不同__，对红光的折射率最__小__，红光通过棱镜后的偏折程度最__小__，对紫光的折射率最__大__，紫光通过棱镜后的偏折程度最__大__，从而产生色散现象． 考点一　折射定律　折射率 1．对折射率的理解 (1)折射率的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．解决光的折射问题的思路 (1)根据题意画出正确的光路图． (2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准． (3)利用折射定律、折射率公式求解． [对点训练] 1．如图所示，由某种透明介质制成的长直细圆柱体置于真空中．某种单色光在介质中传输，经过多次全反射后从右端射出．若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角2θ出射，则此介质的折射率为(　D　) A.　　　　　 B. C. D. 解析：设介质中发生全反射的临界角为α，作出光路图如图所示．则有sin α＝.经多次全反射后从右端射出时，入射角和反射角满足关系n＝.联立两式可得n＝. 2．如图所示，AOB是截面为扇形的玻璃砖的横截面，其顶角θ＝83°，今有一束单色光线在横截面内从OA的中点E沿垂直OA的方向射入玻璃砖，一部分光线经AB面反射后恰好未从OB面射出，不考虑多次反射作用，则玻璃砖的折射率为(　A　) A. B. C. D. 解析：作出光路图如图所示，因E点为OA的中点，由几何知识可得α＝30°，β＝θ＝83°，所以临界角C＝180°－2α－β＝37°，则有sin C＝，解得n＝，故A正确． 考点二　光的全反射 1．求解全反射问题的四点提醒 (1)光密介质和光疏介质是相对而言的．同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质． (2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象． (3)在全反射现象中，遵循光的反射定律，光路均是可逆的． (4)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射． 2．解决全反射问题的技巧 (1)确定光是光密介质进入光疏介质． (2)应用sin C＝确定临界角． (3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射． (4)如发生全反射．画出入射角等于临界角时的临界光路图． (5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题． 3．四步速解全反射现象中光的传播时间： (1)准确地判