1、光的折射定律和折射率光的折射定律和折射率想一想想一想(1)當(dāng)入射角當(dāng)入射角145時(shí)，反射光線與折射光線間的時(shí)，反射光線與折射光線間的夾角夾角為多少？為多少？(2)當(dāng)入射角當(dāng)入射角1為何值時(shí)，反射光線與折射光線間的為何值時(shí)，反射光線與折射光線間的夾角夾角90？圖圖1231記一記記一記 1光的折射光的折射 光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為光的折射現(xiàn)象。方向發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為光的折射現(xiàn)象。 2光的折射定律光的折射定律 (1)內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法

2、線的折射光線與入射光線分別位于法線的 ；入射角的正弦；入射角的正弦與折射角的正弦成與折射角的正弦成 。圖圖1232兩側(cè)兩側(cè)正比正比(3)光的折射現(xiàn)象中，光路是光的折射現(xiàn)象中，光路是 的。的。3折射率折射率(1)定義：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角定義：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角的正弦與折射角的正弦的正弦與折射角的正弦 ，叫做這種介質(zhì)的折射率。，叫做這種介質(zhì)的折射率。可逆可逆之比之比3108小于小于試一試試一試1如圖如圖1233所示，有一束平行于等所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射的單色光從空氣射向向E點(diǎn)，并偏折到點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)。已知入射方向

3、點(diǎn)。已知入射方向與邊與邊AB的夾角為的夾角為30，E、F分別為分別為邊邊AB、BC的中點(diǎn)，則的中點(diǎn)，則 ()圖圖1233答案：答案：AC全反射色散全反射色散想一想想一想 已知介質(zhì)對(duì)某單色光的臨界角為已知介質(zhì)對(duì)某單色光的臨界角為C，則介質(zhì)對(duì)單，則介質(zhì)對(duì)單色光的折射率為多少？單色光在該介質(zhì)中傳播速度為多色光的折射率為多少？單色光在該介質(zhì)中傳播速度為多少？此單色光在該介質(zhì)中的波長(zhǎng)是多少？少？此單色光在該介質(zhì)中的波長(zhǎng)是多少？記一記記一記1全反射全反射(1)條件：條件：光從光從 射入射入 。入射角入射角 臨界角。臨界角。(2)現(xiàn)象：現(xiàn)象： 完全消失，只剩下完全消失，只剩下 。光密介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)光疏

4、介質(zhì)等于或大于等于或大于折射光折射光反射光反射光(4)應(yīng)用：應(yīng)用： 棱鏡。棱鏡。光導(dǎo)纖維，如圖光導(dǎo)纖維，如圖1234所示。所示。圖圖1234全反射全反射 2光的色散光的色散 (1)定義：含有多種顏色的光被分解為定義：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫做光的色散，如圖單色光的現(xiàn)象叫做光的色散，如圖1235所示，光譜中所示，光譜中 在最上端，在最上端， 在最下在最下端，中間是橙、黃、綠、青、藍(lán)等色光。端，中間是橙、黃、綠、青、藍(lán)等色光。 (2)白光的組成：光的色散現(xiàn)象說(shuō)明白光是白光的組成：光的色散現(xiàn)象說(shuō)明白光是 光，光，是由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫是由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫7種單色光組成

5、的。種單色光組成的。圖圖1235紅光紅光紫光紫光復(fù)色復(fù)色試一試試一試圖圖1236折射定律及折射率的應(yīng)用折射定律及折射率的應(yīng)用(2)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無(wú)關(guān)。折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無(wú)關(guān)。(3)折射率與介質(zhì)的密度沒(méi)有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度折射率與介質(zhì)的密度沒(méi)有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。大的介質(zhì)。(4)同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小。度越小。 例例1一半圓柱形透明物體橫截面一半圓柱形透明物體橫截面如圖如圖1237所示，底面所示，底面AOB鍍銀鍍銀(圖圖中粗線中粗線)，O表示半圓截面的圓

6、心，一束表示半圓截面的圓心，一束光線在橫截面內(nèi)從光線在橫截面內(nèi)從M點(diǎn)入射，經(jīng)過(guò)點(diǎn)入射，經(jīng)過(guò)AB面面反射后從反射后從N點(diǎn)射出。已知光線在點(diǎn)射出。已知光線在M點(diǎn)的入射角為點(diǎn)的入射角為30，MOA60，NOB30。求：。求： (1)光線在光線在M點(diǎn)的折射角；點(diǎn)的折射角； (2)透明物體的折射率。透明物體的折射率。圖圖1237審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)(1)根據(jù)反射對(duì)稱確定光路圖；根據(jù)反射對(duì)稱確定光路圖；(2)根據(jù)幾何角度關(guān)系確定折射角；根據(jù)幾何角度關(guān)系確定折射角； 嘗試解題嘗試解題 (1)如圖所示，透明物體內(nèi)部的光如圖所示，透明物體內(nèi)部的光路為折線路為折線MPN，Q、M點(diǎn)相對(duì)于底面點(diǎn)相對(duì)于底面EF對(duì)稱，對(duì)稱，

7、Q、P和和N三點(diǎn)共線。三點(diǎn)共線。設(shè)在設(shè)在M點(diǎn)處，光的入射角為點(diǎn)處，光的入射角為1，折射角為，折射角為2，OMQ，PNF根據(jù)題意有根據(jù)題意有30由幾何關(guān)系得，由幾何關(guān)系得，PNOPQO2，于是于是260且且2由由式得式得 215全全 反反 射射1.全反射的理解全反射的理解(1)如果光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，則無(wú)論入射角多如果光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，則無(wú)論入射角多大，都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。大，都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。(2)光的全反射現(xiàn)象遵循光的反射定律，光路是可逆的。光的全反射現(xiàn)象遵循光的反射定律，光路是可逆的。(3)當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，往往同時(shí)發(fā)生光的折當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，往

8、往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射。當(dāng)折射角等于射。當(dāng)折射角等于90時(shí)，實(shí)際上就已經(jīng)沒(méi)有折射光了。時(shí)，實(shí)際上就已經(jīng)沒(méi)有折射光了。(4)全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解：當(dāng)光由光密介全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解：當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，在入射角逐漸增大的過(guò)程中，反射光的質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，在入射角逐漸增大的過(guò)程中，反射光的能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等于臨界能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等于臨界角時(shí)，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，這時(shí)就發(fā)生了全反射。角時(shí)，折射光的能量已經(jīng)減弱

9、為零，這時(shí)就發(fā)生了全反射。2全反射的有關(guān)現(xiàn)象及應(yīng)用全反射的有關(guān)現(xiàn)象及應(yīng)用(1)海水浪花呈白色、玻璃海水浪花呈白色、玻璃(水水)中氣泡看起來(lái)特別亮、沙漠中氣泡看起來(lái)特別亮、沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起來(lái)蜃景、夏天的柏油路面看起來(lái)“水淋淋水淋淋”的、海市蜃樓、鉆石的的、海市蜃樓、鉆石的奪目光彩、水下燈照不到整個(gè)水面、全反射棱鏡等。奪目光彩、水下燈照不到整個(gè)水面、全反射棱鏡等。(2)光導(dǎo)纖維：光導(dǎo)纖維：結(jié)構(gòu)：簡(jiǎn)稱光纖，是一種透明的玻璃纖維絲，直徑在幾結(jié)構(gòu)：簡(jiǎn)稱光纖，是一種透明的玻璃纖維絲，直徑在幾微米到一百微米之間，由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率微米到一百微米之間，由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折

10、射率大于外套的折射率，即內(nèi)芯是光密介質(zhì)，外套是光疏介質(zhì)。大于外套的折射率，即內(nèi)芯是光密介質(zhì)，外套是光疏介質(zhì)。原理：光在光纖的內(nèi)芯中傳播，每次射到內(nèi)、外層的界原理：光在光纖的內(nèi)芯中傳播，每次射到內(nèi)、外層的界面上時(shí)，都要求入射角大于臨界角，從而發(fā)生全反射。面上時(shí)，都要求入射角大于臨界角，從而發(fā)生全反射。 例例2(2012山東高考山東高考)如圖如圖1238所所示，一玻璃球體的半徑為示，一玻璃球體的半徑為R，O為球心，為球心，AB為直徑。來(lái)自為直徑。來(lái)自B點(diǎn)的光線點(diǎn)的光線BM在在M點(diǎn)射出，出點(diǎn)射出，出射光線平行于射光線平行于AB，另一光線，另一光線BN恰好在恰好在N點(diǎn)發(fā)生全反射。點(diǎn)發(fā)生全反射。已知已知

11、ABM30，求，求 (1)玻璃的折射率。玻璃的折射率。 (2)球心球心O到到BN的距離。的距離。圖圖1238解答全反射類問(wèn)題的技巧解答全反射類問(wèn)題的技巧 解答全反射類問(wèn)題時(shí)，要抓住發(fā)生全反射的兩個(gè)解答全反射類問(wèn)題時(shí)，要抓住發(fā)生全反射的兩個(gè)條件：一是光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，二是入條件：一是光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，二是入射角大于或等于臨界角。利用好光路圖中的臨界光線，射角大于或等于臨界角。利用好光路圖中的臨界光線，準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵，準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵，且在作光路圖時(shí)盡量與實(shí)際相符，這樣更有利于問(wèn)題且在作光路圖時(shí)盡量與實(shí)際相符，這

12、樣更有利于問(wèn)題的分析。的分析。光的色散光的色散各種色光的比較各種色光的比較小小大大通過(guò)棱鏡的偏折角通過(guò)棱鏡的偏折角大大小小臨界角臨界角大大小小波長(zhǎng)波長(zhǎng)大大小小同一介質(zhì)中速度同一介質(zhì)中速度小小大大同一介質(zhì)中的折射率同一介質(zhì)中的折射率低低高高頻率頻率v 紅橙黃綠青藍(lán)紫紅橙黃綠青藍(lán)紫顏色顏色圖圖1239A屏上屏上c處是紫光處是紫光 B屏上屏上d處是紅光處是紅光C屏上屏上b處是紫光處是紫光 D屏上屏上a處是紅光處是紅光審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)(1)根據(jù)所給信息確定折射率隨波長(zhǎng)根據(jù)所給信息確定折射率隨波長(zhǎng)的變化關(guān)系。的變化關(guān)系。(2)根據(jù)各種色光的波長(zhǎng)，確定經(jīng)過(guò)三棱鏡后的偏折根據(jù)各種色光的波長(zhǎng)，確定經(jīng)過(guò)三棱鏡后

13、的偏折程度。程度。答案答案D隨堂鞏固落實(shí)隨堂鞏固落實(shí)A30B45C60 D75圖圖12310答案：答案：A2如圖如圖12311所示，一個(gè)三棱鏡的所示，一個(gè)三棱鏡的截面為等腰直角截面為等腰直角ABC，A為直角。為直角。此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到邊的方向射到AB邊，進(jìn)入棱鏡后邊，進(jìn)入棱鏡后直接射到直接射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射。該棱鏡材邊上，并剛好能發(fā)生全反射。該棱鏡材料的折射率為料的折射率為 ()圖圖12311答案：答案：A圖圖12312答案：答案：A4(2012江蘇調(diào)研江蘇調(diào)研)一束細(xì)光束由真空沿著徑向射入一塊一束細(xì)光束由真空沿著徑向射入

14、一塊半圓柱形透明體，如圖半圓柱形透明體，如圖12313(a)所示，對(duì)其射出所示，對(duì)其射出后的折射光線的強(qiáng)度進(jìn)行記錄，發(fā)現(xiàn)折射光線的強(qiáng)度后的折射光線的強(qiáng)度進(jìn)行記錄，發(fā)現(xiàn)折射光線的強(qiáng)度隨著隨著的變化而變化，如圖的變化而變化，如圖(b)的圖線所示，此透明體的圖線所示，此透明體的臨界角為的臨界角為_(kāi)，折射率為，折射率為_(kāi)。圖圖12313圖圖12314答案：答案：6060課時(shí)跟蹤檢測(cè)課時(shí)跟蹤檢測(cè)見(jiàn)見(jiàn)“課時(shí)跟蹤檢課時(shí)跟蹤檢測(cè)（四十三）測(cè)（四十三）”（給有能力的學(xué)生加餐）（給有能力的學(xué)生加餐）1.(2012合肥質(zhì)量檢測(cè)合肥質(zhì)量檢測(cè))如圖如圖1所示為一直角三棱鏡的橫截所示為一直角三棱鏡的橫截面，棱鏡材料的折射

15、率為面，棱鏡材料的折射率為2，A40，C90，當(dāng)入射光線以垂直于當(dāng)入射光線以垂直于AB面的方向射入棱鏡時(shí)，則有光面的方向射入棱鏡時(shí)，則有光線線 ()A從從AC面射出面射出B從從CB面射出面射出C從從AB面射出，且與面射出，且與AB面斜交面斜交D從從AB面射出，且與面射出，且與AB面垂直面垂直圖圖1答案：答案：D2.(2012廣東模擬廣東模擬)如圖如圖2所示，兩塊相同所示，兩塊相同的玻璃等腰三棱鏡的玻璃等腰三棱鏡ABC置于空氣中，置于空氣中，兩者的兩者的AC面相互平行放置，由紅光和面相互平行放置，由紅光和藍(lán)光組成的細(xì)光束平行于藍(lán)光組成的細(xì)光束平行于BC面從面從P點(diǎn)射點(diǎn)射入，通過(guò)兩棱鏡后變?yōu)閺娜耄?/p>

16、通過(guò)兩棱鏡后變?yōu)閺腶、b兩點(diǎn)射出的單色光，對(duì)兩點(diǎn)射出的單色光，對(duì)于這兩束單色光，下列說(shuō)法正確的是于這兩束單色光，下列說(shuō)法正確的是 ()A從從a、b兩點(diǎn)射出的單色光不平行兩點(diǎn)射出的單色光不平行B從從a、b兩點(diǎn)射出的單色光仍平行，且平行于兩點(diǎn)射出的單色光仍平行，且平行于BC面面C紅光在玻璃中的傳播速度比藍(lán)光小紅光在玻璃中的傳播速度比藍(lán)光小D從從a點(diǎn)射出的單色光為藍(lán)光，從點(diǎn)射出的單色光為藍(lán)光，從b點(diǎn)射出的單色光點(diǎn)射出的單色光為紅光為紅光圖圖2解析：等腰三棱鏡如題圖放置可認(rèn)為是平行玻璃磚，不解析：等腰三棱鏡如題圖放置可認(rèn)為是平行玻璃磚，不改變光的傳播方向，選項(xiàng)改變光的傳播方向，選項(xiàng)A錯(cuò)，錯(cuò)，B對(duì)；紅光

17、頻率低于藍(lán)光，對(duì)；紅光頻率低于藍(lán)光，故紅光速度大于藍(lán)光，故紅光速度大于藍(lán)光，C錯(cuò)；藍(lán)光的折射率大，故錯(cuò)；藍(lán)光的折射率大，故b點(diǎn)應(yīng)點(diǎn)應(yīng)該是藍(lán)光，該是藍(lán)光，D錯(cuò)。錯(cuò)。答案：答案：B3.(2013銀川模擬銀川模擬)平面平面MN、PQ、ST為為三個(gè)相互平行的界面，三個(gè)相互平行的界面，、為三種不同的介質(zhì)，平面為三種不同的介質(zhì)，平面ST的上表的上表面涂有反射層面涂有反射層(光線不能通過(guò)光線不能通過(guò))，某，某種單色光線射向界面種單色光線射向界面MN后，發(fā)生了一系列的反射后，發(fā)生了一系列的反射和折射現(xiàn)象，光路如圖和折射現(xiàn)象，光路如圖3所示。則所示。則 ()A當(dāng)入射角當(dāng)入射角適當(dāng)減小時(shí)，光線適當(dāng)減小時(shí)，光線c、

18、d都可能會(huì)消都可能會(huì)消 失失B當(dāng)入射角當(dāng)入射角適當(dāng)增大時(shí)，光線適當(dāng)增大時(shí)，光線d可能會(huì)消失可能會(huì)消失C對(duì)于三種介質(zhì)，光在介質(zhì)對(duì)于三種介質(zhì)，光在介質(zhì)中的傳播速度最小中的傳播速度最小D出射光線出射光線b、c、d不一定平行不一定平行圖圖3解析：解析：a光在光在MN界面不會(huì)發(fā)生全反射，但隨著界面不會(huì)發(fā)生全反射，但隨著角增大，角增大，a光就可能會(huì)在光就可能會(huì)在PQ界面發(fā)生全反射，則光線界面發(fā)生全反射，則光線d消失，選消失，選項(xiàng)項(xiàng)B正確。正確。介質(zhì)折射率最大，光在介質(zhì)折射率最大，光在中速度最小，選中速度最小，選項(xiàng)項(xiàng)C正確。如光線正確。如光線b、c、d都有，由幾何關(guān)系可知必相都有，由幾何關(guān)系可知必相互平行，故選項(xiàng)互平行，故選項(xiàng)D錯(cuò)。錯(cuò)。答案：答案：BC圖圖4答案：答案：45圖圖5答案：答案：1.73圖圖6答案：答案：23 cm7.(2012海南高考海南高考)一玻璃三棱鏡，其截面為一玻璃三棱鏡，其截面為等腰三角形，頂角等腰三角形，頂角為銳角，折射率為。為銳角，折射率為。現(xiàn)在橫截面內(nèi)有一光線從其左側(cè)面上半現(xiàn)在橫截面內(nèi)有一光線從其左側(cè)面上半部射入棱鏡。不考慮棱鏡內(nèi)部的反射。部射入棱鏡。不考慮棱鏡內(nèi)部的反射。若保持入射線在過(guò)入射點(diǎn)的法線的下方一側(cè)若保持入射線在過(guò)入射點(diǎn)的法線的下方一側(cè)(如圖如圖7)，且要求入射角為任何值的光線都會(huì)從棱鏡的右側(cè)面且要求入射角為任何值的光線都會(huì)從棱鏡的