第3單元光的折射全反射[填一填]1．定義：光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向會發(fā)生

，這種現(xiàn)象叫光的折射．2．光的折射定律：折射光線跟

光線和

在同一平面內，

光線和

光線分別位于

的兩側，

的正弦跟

的正弦之比是一個常數(shù)．1．折射率：光從

射入

發(fā)生折射時，

i的正弦與

r的正弦的比值n，叫做這種介質的折射率．3．與傳播速率的關系：n＝

.1．全反射現(xiàn)象：光從

介質入射到

介質的分界面上時，光全部反射回

介質的現(xiàn)象．3．發(fā)生全反射的條件：(1)光由

介質射向

介質；(2)入射角

臨界角．4．光導纖維：實際用的光導纖維是非常細的特制玻璃絲，直徑只有幾微米到一百微米之間，在內芯和外套的界面上發(fā)生

(如圖所示)．1．三棱鏡：橫截面為三角形的三棱柱透明體為棱鏡．棱鏡有使光線向

偏折的作用．橫截面是

三角形的棱鏡為全反射棱鏡．2．光的色散：白光通過三棱鏡后，出射光束變?yōu)榧t、

、黃、

、藍、靛、

七色光的光束，這種現(xiàn)象叫光的色散．3．同一種介質對不同色光的折射率不同，對

光的折射率最小，對

光的折射率最大．[練一練]1．(2015·余姚月考)觀察者看見太陽從地平線升起時，關于太陽位置的下列敘述中正確的是(

)A．太陽位于地平線之上B．太陽位于地平線之下C．太陽恰位于地平線D．大氣密度不知，無法判斷【解析】太陽光由地球大氣層外的真空射入大氣層時要發(fā)生折射，根據(jù)折射定律，折射角小于入射角，折射光線進入觀察者的眼睛，觀察者認為光線來自它的反向延長線．這樣使得太陽的實際位置比觀察者看見的太陽位置偏低．【答案】

B【答案】

ABC3．(【解析】

光束沿玻璃磚半徑射向O點，在界面處入射角大于臨界角時，發(fā)生全反射，小于臨界角時，在空氣中的折射角大于入射角，A正確，C錯誤；當光束由空氣射向玻璃磚時，由發(fā)生全反射的條件可知B錯誤；在玻璃中的折射角應小于入射角，D錯誤．【答案】

A4．很多公園的水池底都裝有彩燈，當一細束由紅、藍兩色組成的燈光從水中斜射向空氣時，關于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象，下列光路圖中正確的是(

)4．很多公園的水池底都裝有彩燈，當一細束由紅、藍兩色組成的燈光從水中斜射向空氣時，關于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象，下列光路圖中正確的是(

)【解析】

紅光、藍光都要發(fā)生反射，紅光的折射率較小，所以紅光發(fā)生全反射的臨界角較藍光大，藍光發(fā)生全反射時，紅光不一定發(fā)生，故C正確．【答案】

C考點一對折射率、折射定律的理解及應用[考點梳理][典例應用]【解題指導】

1.射向圓柱(球)表面的光線，圓心與入射點的連線即為法線，過入射點的切線即為界面．2．由圓的有關知識確定邊角關系．3．由折射定律確定折射率(或有關關系式)．

考點二光的全反射的理解及應用[考點梳理]1．全反射的理解(1)如果光線從光疏介質進入光密介質，則無論入射角多大，都不會發(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．(3)當光射到兩種介質的界面上時，往往同時發(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．當折射角等于90°時，實際上就已經沒有折射光了．(4)全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解：當光由光密介質射向光疏介質時，在入射角逐漸增大的過程中，反射光的能量逐漸增強，折射光的能量逐漸減弱，當入射角等于臨界角時，折射光的能量已經減弱為零，這時就發(fā)生了全反射．2．全反射的有關現(xiàn)象及應用(1)海水浪花呈白色、玻璃(水)中氣泡看起來特別亮、沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起來“水淋淋”的、海市蜃樓、鉆石的奪目光彩、水下燈照不到整個水面、全反射棱鏡等．(4)全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解：當光由光密介質射向光疏介質時，在入射角逐漸增大的過程中，反射光的能量逐漸增強，折射光的能量逐漸減弱，當入射角等于臨界角時，折射光的能量已經減弱為零，這時就發(fā)生了全反射．2．全反射的有關現(xiàn)象及應用(1)海水浪花呈白色、玻璃(水)中氣泡看起來特別亮、沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起來“水淋淋”的、海市蜃樓、鉆石的奪目光彩、水下燈照不到整個水面、全反射棱鏡等．(2)光導纖維：①結構：簡稱光纖，是一種透明的玻璃纖維絲，直徑在幾微米到一百微米之間，由內芯和外套兩層組成，內芯的折射率大于外套的折射率，即內芯是光密介質，外套是光疏介質．②原理：光在光纖的內芯中傳播，每次射到內、外層的界面上時，都要求入射角大于臨界角，從而發(fā)生全反射．[典例應用]

【解題探究】解答此題的關鍵是畫好恰好發(fā)生全反射的臨界光線，再利用幾何關系和全反射的條件進行計算．

(

【答案】

D【答案】

D考點三對色散現(xiàn)象的理解及應用[考點梳理]1．光的色散現(xiàn)象：白光(或復色光)通過三棱鏡后會出現(xiàn)由各單色光組成的按一定次序排列的彩色光帶，這種現(xiàn)象叫色散，彩色光帶叫光譜．(如圖所示)2．原理：棱鏡對不同單色光的折射率不同，即紅光折射率最小，紫光折射率最大，所以在入射角相同時，紫光比紅光偏折程度大．3．各種色光的比較

[典例應用]

A．屏上c處是紫光

B．屏上d處是紅光C．屏上b處是紫光

D．屏上a處是紅光【解題指導】

1.根據(jù)所給信息確定折射率隨波長λ的變化關系．2．根據(jù)各種色光的波長，確定經過三棱鏡后的偏折程度．【答案】

D(2013·海南卷，16(2))如圖，三棱鏡的橫截面為直角三角形ABC，∠A＝30°，AC平行于光屏MN，與光屏的距離為L.棱鏡對紅光的折射率為n1，對紫光的折射率為n2.一束很細的白光由棱鏡的側面AB垂直射入，直接到達AC面并射出．畫出光路示意圖，并標出紅光和紫光射在光屏上的位置；求紅光和紫光在光屏上的位置之間的距離．【解析】光路如圖所示．紅光和紫光在AC面上的入射角相同，設為i，折射角分別為r1和r2，它們射到屏上的位置離O點的距離分別為d1和d2.由折射定律得n1sini＝sinr1①n2sini＝sinr2②由幾何關系得i＝∠A③d1＝Ltan

r1④d2＝Ltan

r2⑤考點四測定玻璃的折射率[考點梳理]一、實驗目的測定玻璃的折射率．二、實驗原理三、實驗器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆．四、實驗步驟1．用圖釘把白紙固定在木板上．2．在白紙上畫一條直線aa′，并取aa′上的一點O為入射點，作過O的法線NN′.3．畫出線段AO作為入射光線，并在AO上插上P1、P2兩根大頭針．4．在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長邊與直線aa′對齊，并畫出另一條長邊的對齊線bb′.5．眼睛在bb′的一側透過玻璃磚觀察兩個大頭針并調整視線方向，使P1的像被P2的像擋住，然后在眼睛這一側插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，再插上P4，使P4擋住P3和P1、P2的像．6．移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針P3、P4的針孔位置確定出射光線O′B及出射點O′，連接O、O′得線段OO′.7．用量角器測量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.五、誤差分析1．入射光線和折射光線確定的不準確性．2．測量入射角和折射角時的誤差．六、注意事項1．玻璃磚應選用厚度、寬度較大的．2．大頭針應豎直地插在白紙上，且間隔要大些．3．實驗時入射角不宜過大或過小，一般在15°～75°之間．4．玻璃磚的折射面要畫準，不能用玻璃磚界面代替直尺畫界線．5．實驗過程中，玻璃磚和白紙的相對位置不能改變．五、誤差分析1．入射光線和折射光線確定的不準確性．2．測量入射角和折射角時的誤差．六、注意事項1．玻璃磚應選用厚度、寬度較大的．2．大頭針應豎直地插在白紙上，且間隔要大些．3．實驗時入射角不宜過大或過小，一般在15°～75°之間．4．玻璃磚的折射面要畫準，不能用玻璃磚界面代替直尺畫界線．5．實驗過程中，玻璃磚和白紙的相對位置不能改變．記憶口訣白紙上面畫邊緣，然后才放玻璃磚；兩針決定入射光，再插一針擋兩像；兩針兩像成一線，去磚畫圖是重點；入射線，折射線，做出法線角出現(xiàn)；入射角，折射角，不大不小是最好；拿磚要觸毛玻面，插針豎直做實驗．[典例應用]

(

(1)根據(jù)圖甲畫出完整的光路圖；(2)對你畫出的光路圖進行測量和計算，求得該玻璃磚的折射率n＝________(保留3位有效數(shù)字)；(3)為了觀測光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象，某同學做了兩次實驗，經正確操作插好了8枚大頭針，如圖乙所示．圖中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針，其對應出射光線上的2枚大頭針是P3和________(填“A”或“B”)．【解析】

(1)連接兩大頭針1、2所在的點延長線與梯形玻璃磚上表面交于O，再連接兩大頭針3、4所在的點延長線與梯形玻璃磚下表面交于O′，再連接OO′，標上箭頭以示光線傳播方向．如甲圖所示．行射出，是沿著大頭針P4并與B方向平行射出；而光線P1P2將由梯形玻璃磚側面出射，方向為P3和A的連線．【答案】

(1)如解析中圖甲所示(2)1.51(說明：±0.03范圍內都可)

(3)A圖乙 (

【答案】擋住C及A、B的像1.8(1.6～1.9都算`對)[模擬題組]1．(2015·商丘模擬)空氣中懸浮著一顆球形小水珠，一縷陽光水平入射，如圖所示．n甲、n乙和n丙分別表示水對甲光、乙光和丙光的折射率．判斷以下表述正確的是(

)A．n甲>n乙>n丙B．波長λ的關系λ甲<λ乙<λ丙C．頻率ν的關系ν甲<ν乙<ν丙D．光由水珠出射到空氣的折射角關系θ甲＝θ乙＝θ丙【解析】

由圖可知，丙的折射率最大，甲的折射率最小，選項A錯誤．根據(jù)折射率與頻率的關系，丙的頻率最大，甲的頻率最小，選項C正確．根據(jù)頻率與波長的關系，丙的波長最小，甲的波長最大，選項B錯誤．光由水珠出射到空氣的折射角關系θ甲<θ乙<θ丙，選項D錯誤．【答案】

CA．i＝45°，光在AC面上不發(fā)生全反射B．i＝45°，光在AC面上發(fā)生全反射C．i＝30°，光在AC面上不發(fā)生全反射D．i＝30°，光在AC面上發(fā)生全反射【答案】

B[高考題組]3．(【答案】

CD