第四章 1 光的折射-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册学习手册（人教版）

第四章光。 第四章光 知识网络 内容 折射定律 折射率： n=sin&,A,为真空中的入射角，为介质中的折射角 sin 62 光的折射 折射率与速度的关系：n=C 光路可逆 实验： 测定玻璃的折射率 条件：光从光密介质射向光疏介质、入射角大于或等于临界角 全反射 临界角c的计算公式：sinC=1 条件：两列频率相同、相位差恒定、振动情况相同的光 干涉图样：单色光是明暗相间、间隔均匀的条纹 亮条纹：△=k入(k=0,1,2,3,…) 光的干涉 双缝干涉 明暗条纹的产生条件 暗条纹： △-(2k-1)分(1,2,3，…) 条纹间距： △= d 实验：用双缝干涉测量光的波长 光 薄膜干涉及应用 发生明显衍射的条件：孔或障碍物的尺寸与波长相差不多，甚至比光的波长小 光的衍射 衍射图样：单色光是明暗相间、间隔不均匀的条纹（与干涉图样进行区分） 实例：单缝衍射、圆孔衍射、泊松亮斑 偏振光与自然光的区别 用偏振片 光的偏振 偏振光的获得方法一 使反射光与折射光垂直，则它们都成为完全偏振光 偏振现象说明光是横波 光的双缝干涉中的色散 光的薄膜干涉中的色散 光的色散 光衍射时的色散 光通过三棱镜折射时的色散 特点：相干性好、平行度好、亮度高 激光 应用：光纤通信、激光测距、激光雷达、医疗“光刀”、读盘、切割金属、激光育种、激光武器等 学 67 N 高中物理选择性必修第一册（人教版） 1.光的折射 知识梳理 色光折射率越大)。 要点破 川知识点1光的折射现象和折射定律 1.折射现象：光从第1种介质射到该介质与 川要点1光的色散 第2种介质的 时，一部分光进入 光速与波长、频率的关系。 第2种介质的现象。 光速v与波长入、频率f的关系为v=f。 2.折射定律：折射光线与入射光线、法线处 光从一种介质进入另一种介质时，频率不 在 内，折射光线与入射光线分别 变，波长改变，光速改变。 位于 例1如图，频率不同的两束单色光1和2 与 成正比，即 均以60°的入射角从同一点射向一厚度为d 3.在光的折射现象中，光路是 的。 的玻璃板的上表面，后从玻璃板另一侧 川知识点2折射率 射出，已知玻璃对单色光1和2的折射率 1.定义：光从真空射入某种介质发生折射 分别为V3和石，光在真空中的速度为 时， 与 之 c,求： 比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折 (1)单色光1在玻璃板中传播的时间。 射率，即 (2)两束单色光通过玻璃板后相距的距离。 2.折射率与光速的关系。 60°1 某种介质的折射率，等于光在 中的传播速度c与光在这种介质中的传播速 度之比，即n=号。光从一种介质进人另 例1题图 一种介质时， 不变， 改 变， 改变。=分，=水= (入。为光在真空中的波长，入为光在介质中： 的波长)。 3.影响折射率的因素。 (1) (与入射角、折射角大小无关)。 (2) (同一种介质中，频率越大的 68)学 I 第四章光。 思路点拨 川要点2测定玻璃的折射率 根据折射定律，求出两束光在玻璃 1.实验原理。 板中的折射角，然后由几何关系得到两 实验原理如图所示，当光线AO1以一定 束光线在玻璃板中的轨迹长度，再利用 的入射角，穿过两面平行的玻璃砖时，通过 折射率与光速的关系，求出单色光1在 插针法找出跟入射光线AO,对应的出射光线 玻璃板中的传播速度，则问题(1)可求。 0B,从而求出折射光线0O2和折射角02， 由玻璃板的厚度和两束光在玻璃板中的 折射角，可以得到MQ和MP的长度，进 再根据n曲公或别，算出鼓璃的折 sin 02 而求出PQ的长度，再根据几何关系，可 射率。 以获得两束光线通过玻璃板后的距离。 变式训练① 如图所示，一半径为R、由透明介质制 成的球体左侧有一沿竖直方向且与球体相切 的墙面，图中过圆心的水平线段为球体的直 径，在该直径的最右侧S点沿不同的方向发 射出两束光，其中射到A点的光经折射后垂 2.实验步骤。 直于墙面到达M点，而射到B点的光恰好 (1)用图钉把白纸固定在木板上。 在球体的表面发生全反射，∠OSA=30°。求： (2)在白纸上画一条直线aa'，,并取aa'上的 (1)该透明介质的折射率。 一点O1为入射点，作过O点的法线NN。 (2)S点发出的光在传播过程中经过SA与 (3)画出线段AO1作为入射光线，并在AO, AM所用的时间之比。 上插上P、P2两枚大头针。 (3)B点到S0的距离。 (4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条 长边与直线aa对齐，并画出另一条长 边的对齐线bb'。 (5)眼睛在bb'的一侧透过玻璃砖观察两 变式训练1题图 枚大头针并调整视线方向，使P,的 像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧 插上大头针P,使P3挡住P、P2的 像，再插上P4,使P4挡住P3和P1、P2 的像。 (6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、 学 69 N 高中物理选择性必修第一册（人教版） P4的针孔位置确定出射光线O,B及出射 思路点拨 点02，连接01、02得线段002。 本题考查利用玻璃砖测定玻璃的折 (7)用量角器测量入射角01和折射角02，并 射率。在掌握折射率的前提下，弄清楚 查出其正弦值sin0,和sin02。 光路走向是解此题的关键。 (8)改变入射角，重复实验，算出不同入射 角时的snA,并取平均值。 sin 02 变式训练② 例2在“测定玻璃的折射率”实验中，某 某小组做测定玻璃的折射率实验，所用 同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲 器材有玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规， 所示。 笔，白纸。 (1)(多选)下列措施能够提高实验准确程 度的是 (填序号)。 A.选用两光学表面间距大的玻璃砖 B.选用两光学表面平行的玻璃砖 C.选用粗的大头针完成实验 D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的 距离尽量大些 (2)该小组用同一套器材完成了四次实验， 记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的 孔洞如图甲所示，其中实验操作正确的 丙 是 (填序号)。 例2题图 (1)在图乙中画出完整的光路图。 (2)对你画出的光路图进行测量和计算，求 得该玻璃砖的折射率n= (保留三位有效数字) 变式训练2题图 (3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现 (3)该小组选取了操作正确的实验记录，在 象，某同学做了两次实验，经正确操作 白纸上画出光线的径迹，以入射点O为 插好了8枚大头针，如图丙所示。图中 圆心作圆，与入射光线、折射光线分别 P,和P2是同一入射光线上的2枚大头 交于A、B点，再过A、B点作法线NN 针，其对应出射光线上的2枚大头针是 的垂线，垂足分别为C、D点，如图乙 P3和 (填“A”或“B”)。 所示，则玻璃的折射率n= (用图中线段的字母表示)》 70)学 第四章光。 情境拓展 五棱镜 至人眼 单反相机就是指单镜头反光相机。单反 相机取景器的示意图如图，ABCDE为五棱 平面镜 镜的一个截面，AB⊥BC。某一束单色光经 至感光部件 平面镜反射后从AB边的F点垂直AB射入 情境拓展题图 五棱镜，最后光线刚好在BC中点垂直BC 射出，已知光线仅在CD与AE两条边上发 A.五棱镜的最小折射率为V② 2 生了全反射，且两次全反射的入射角相等。：B.光在五棱镜中的传播速度为c 若光在真空中的传播速度为c,则下列说法： C.该单色光从空气进入五棱镜时波长不变 正确的是() D.该单色光从空气进入五棱镜时频率不变 2.全反 射 时的入射角。光从 射入 知识梳理 时，发生全反射的临界角C与介 质的折射率n的关系是 川知识点1光疏介质和光密介质 3.全反射发生的条件。 1.光疏介质：折射率较 的介质；光 (1)光从 介质射入 介质。 密介质：折射率较 的介质。 (2)入射角 临界角。 2.光疏介质与光密介质是 (填“相 川知识点3全反射的应用 对”或“绝对”)的。 3.折射率与介质的密度没有关系，光密介质 1.全反射棱镜截面为 其 不是指密度大的介质，光疏介质也不是指 作用是改变光的 密度小的介质。 川知识点2全反射现象 1.全反射：光从 介质射入 介 1234 4321 质时，同时发生折射和反射。当入射角 光路改变90°的情况 光路改变180°的情况 增大到某一角度，使折射角达到90°时， 优点：反射率 ,几乎可达100%. 光完全消失，只剩下 光 2.光导纤维。 的现象。 光导纤维由 和 两层组 2.临界角：刚好发生全反射，即折射角等于：成，内芯的折射率比外套的 ,光传参考答案与解析。 确，D错误。 b接收到的超声波频率大于，故B正确；由多普勒效 情境拓展 应可知，a、b相互靠近，测速仪a接收到汽车b的反射 B【解析】由多普勒效应可知，汽车b的反射波的 波频率大于6，故C错误；同一介质中波的传播速度相 频率大于f,所以测速仪a的发射波与汽车b的反射波 等，故D错误。 相遇不会发生干涉，故A错误；由多普勒效应可知汽车 第四章光 >"1.光的折射 (3)A【解行】②)折射率血与加，可利 知识梳理 用图中的方格进行粗略计算，或是利用直尺测量计算。 知识点1 (3)光路图如图所示，光线PP2经两次折射后沿PA射 1.分界面2.同一平面法线的两侧 入射角的正 出，所以填A。 弦折射角的正弦 sin8=nr3.可逆 sin 0, 知识点2 1人射角的正弦折射角的正弦n-sm&2.真 sin 0, 空频率波速波长3.(1)介质本身(2)人射 光的频率 要点突破 例2题答图 例1 (1)24 (2)3-Y3边【解析】(1) 变式训练2(1)AD(2)D (3)AC BD 6 情境拓展 光在玻璃板中的传播路径如图所示，单色光1在玻璃板 D【解析】设光线在CD边上的人射角为O,因为仅 中的速度为=S=V3 ,由sin60 n 3 =n=V3得B,= sin B 在CD和AE两条边上发生全反射，且两次全反射的入 射角相等，如图。根据几何关系有40=90°，解得0= 30°，0pd=2Y34,放单色光1在玻璃中板传播 C0s30° 3 22.5°。当光刚好在CD边和AE边上发生全反射时，折 m含，得g-45, 的时间4=0P=24。(2)in60°= 射率最小，根据s加=，解得最小折射率心 1 )1C sin 22.50 M0=dan45°=d,MP-dan30°=V了L,两束单色光通过 1V-os45211+2 ，故A错误：光在五棱镜 3 2 2 玻璃板后相距的距离为x=(MQ-MP)sin30°=(3-V3)4 6 中的传播速度=C=∫，由于该单色光从空气进入五棱 60 镜中时频率不变，传播速度变小，可知其波长变短，BC 错误，D正确。故选D。 至人眼 五棱镜 例1题答图 ,平面镜 变式训练1 (1)V3(2)6:1 (3)2Y2R 3 至感光部件 例2(1)略(2)1.53(1.50-1.56均正确) : 情境拓展题答图 31