2024届高考物理一轮复习讲义：光学专题-光的反射、折射和全反射

光的反射、折射和全反射 一、光的反射 1.光的反射现象：光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质，这个现象叫做光的反射，如图所示，图中为入射光线，为反射光线，与界面垂直的线为法线.入射光线与界面法线所构成的平面称为入射面.入射光线与法线间的夹角称为入射角（），反射光线与法线间的夹角称为反射角(). 2.反射定律：光从一种介质射到两种介质的分界面时发生反射，反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角.这就是光的反射定律. 3.在光的反射现象中，光路可逆 实验表明，如果光线逆着原来反射光线的方向射到反射面上，它就要逆着原来入射光线的方向反射出去，这一规律称为光路可逆性原理. 二、折射定律和折射率的理解及应用 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.光路的可逆性 在光的折射现象中，光路是可逆的。如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射。 3.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。 (4)注意折射现象中光路是可逆的。　　 4.常见介质对光路的控制 　类别 项目　 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 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 5.视深问题的分析方法 1.在物体的正上方俯视液面下的物体，其视深(其中为光在该液体中的折射率，为物体在液体中的实际深度). 2.在液体中观察空气中处于观察者正上方的物体，其视高(其中为光在液体中的折射率，为物体的实际高度). 三、对全反射现象的理解和应用 1．求解光的折射、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)在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律，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．解决全反射问题的一般方法 (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．求解全反射现象中光的传播时间的一般思路 (1)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即v＝. (2)全反射现象中，光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定． (3)利用t＝求解光的传播时间． 四、针对练习 1、某人手持边长为6cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高度.测量时保持镜面与地面垂直，镜子与眼睛的距离为0.4m，在某位置时，他在镜中恰好能够看到整棵树的像；然后他向前走了6.0m，发现用这个镜子长度的就能看到整棵树的像，这棵树的高度约为（ ） A．4.0m B．4.5m C．5.0m D．5.5m 2、如图，光沿AO从空气射入折射率为的介质中，以O点为圆心R为半径画圆，与折射光线的交点为B，过B点向两介质的交界面作垂线，交点为N，BN与AO的延长线的交点为M。以O点为圆心，OM（设为r）为半径画另一圆。根据以上数据，该介质的折射率是（    ） A． B． C． D． 3、如图，一小孩在河水清澈的河面上以1 m/s的速度游泳，t＝0时刻他看到自己正下方的河底有一小石块，t＝3 s时他恰好看不到小石块了，河水的折射率n＝，下列说法正确的是(　　) A．3 s后，小孩会再次看到河底的石块 B．前3 s内，小孩看到的石块越来越明亮 C．这条河的深度为 m D．t＝0时小孩看到的石块深度为 m 4、(多选)如图所示，等边三角形ABC为某透明玻璃