考情分析生活實踐類全反射棱鏡、光導(dǎo)纖維、增透膜、偏振濾光片、激光等學(xué)習(xí)探究類折射定律、全反射、測量玻璃的折射率、光的干涉現(xiàn)象、光的衍射、光的偏振現(xiàn)象、用雙縫干涉測量光的波長第74課時光的折射、全反射目標要求1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律。2.掌握發(fā)生全反射的條件并會用全反射的條件進行相關(guān)計算。3.會解決幾何光學(xué)的折射、全反射的綜合問題?？键c一折射定律折射率1.折射定律(1)內(nèi)容：如圖所示，折射光線與入射光線、法線處在內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成比。(2)表達式：＝n12(n12為比例常數(shù))。

2.折射率(1)定義式：n＝。

(2)折射率與速度的關(guān)系式：n＝。因為v<c，所以任何介質(zhì)的折射率都。

說明：①表達式n＝cv中的n是指介質(zhì)相對于真空的折射率，即絕對折射率。②折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)。同一種介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大，傳播速度越小。③1.無論是光的折射，還是反射，光路都是可逆的。()2.入射角越大，折射率越大。()3.若光從空氣射入水中，它的傳播速度一定增大。()4.根據(jù)n＝cv可知，介質(zhì)的折射率與光在該介質(zhì)中的傳播速度成反比。(例1(2024·貴州卷·3)一種測量液體折射率的V形容器，由兩塊材質(zhì)相同的直角棱鏡粘合，并封閉其前后兩端制作而成。容器中盛有某種液體，一激光束從左邊棱鏡水平射入，通過液體后從右邊棱鏡射出，其光路如圖所示。設(shè)棱鏡和液體的折射率分別為n0、n，光在棱鏡和液體中的傳播速度分別為v0、v，則()A.n<n0，v>v0 B.n<n0，v<v0C.n>n0，v>v0 D.n>n0，v<v0平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制特點

平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)對光路的控制特點通過平行玻璃磚后光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底面偏折圓界面的法線是過圓心的直線，光線經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折例2(八省聯(lián)考·河南·4)如圖，一棱鏡的橫截面為等腰三角形△PMN，其中邊長PM與PN相等，∠PMN＝30°，PM邊緊貼墻壁放置，現(xiàn)有一束單色光垂直于MN邊入射，從PN邊出射后恰好與墻面垂直(不考慮光線在棱鏡內(nèi)的多次反射)，則該棱鏡的折射率為()A.2 B.32 C.53例3(2024·陜西西安市模擬)如圖所示，透明玻璃體的上半部分是半球體，下半部分是圓柱體，半球體的半徑為R，O為半球體的球心。圓柱體的底面半徑和高也為R，現(xiàn)有一半徑為32R的圓環(huán)形平行光垂直于圓柱體底面射向半球體，OO1為圓光環(huán)的中心軸線，所有光線經(jīng)折射后恰好經(jīng)過圓柱體下表面圓心O1點，光線從O1點射出后在玻璃體下方的水平光屏上形成圓形亮環(huán)，光屏到圓柱體底面的距離為R，光在真空中的傳播速度為c。求：(1)透明玻璃體的折射率；(2)光從入射點傳播到光屏所用的時間。考點二全反射1.光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)折射率大小光速小大相對性若n甲>n乙，則甲相對乙是介質(zhì)

若n甲<n乙，則甲相對乙是介質(zhì)

2.全反射(1)定義：光從介質(zhì)射入介質(zhì)時，當入射角增大到某一角度，使折射角達到90°時，折射光完全，只剩下反射光的現(xiàn)象。

說明：入射角增大的過程中，折射光的能量，反射光的能量，當發(fā)生全反射時，反射光的能量最強。

(2)條件：①光從介質(zhì)射入介質(zhì)。②入射角臨界角。

(3)臨界角：折射角等于90°時的入射角。若光從光密介質(zhì)(折射率為n)射向真空或空氣時，發(fā)生全反射的臨界角為C，由n＝sin90°sinC，得sinC＝3.全反射的應(yīng)用(1)全反射棱鏡(2)光導(dǎo)纖維說明：內(nèi)芯相對于外套為光密介質(zhì)，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率。1.光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對而言的。同一種介質(zhì)，相對于其他不同的介質(zhì)，可能是光密介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì)。()2.密度大的介質(zhì)為光密介質(zhì)，密度小的介質(zhì)為光疏介質(zhì)。()3.只要入射角足夠大，就能發(fā)生全反射。()4.光線從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)，入射角大于等于臨界角時發(fā)生全反射現(xiàn)象。()例4(2024·山西運城市二模)半徑為R的透明玻璃球切去底面半徑r＝32R的球冠成為一個大球冠，如圖所示，玻璃的折射率n＝2，一束半徑r＝32R的光束垂直球冠的切面照射到球冠上，進入球冠的光線有部分從球面射出而使球面發(fā)光，已知光在真空中的傳播速度為c，且球冠不含底面的表面積公式為S＝2πRh，R為球的半徑，h為球冠的高度。不考慮光在球冠內(nèi)的反射，求：(1)發(fā)光球面的面積；(2)光束正中間的光線通過大球冠的時間。例5(2024·廣西河池市模擬)如圖所示，一透明材料制成的圓柱形棒，長度為6m。一束光線從圓柱形棒的一個底面圓心垂直射入，經(jīng)2.5×10－8s從另一底面圓心射出。保持入射點不變，調(diào)整光線的入射方向，使其在材料內(nèi)部恰好發(fā)生全反射(光在真空中的速度為3×108m/s)，則光線通過透明材料的時間為()A.2.5×10－8s B.3.3×10－8sC.3.125×10－8s D.4.95×10－8s考點三光的折射和全反射的綜合應(yīng)用分析光學(xué)綜合問題的基本思路1.根據(jù)題目條件進行光路分析(1)判斷光線是從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)還是從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)。(2)判斷入射角是否大于或等于臨界角，明確是否會發(fā)生全反射現(xiàn)象。2.畫出反射、折射或全反射的光路圖，必要時還可應(yīng)用光路的可逆性原理畫出光路圖，在光路圖上分析并找出有關(guān)幾何圖形的邊角關(guān)系。3.根據(jù)光學(xué)的基本規(guī)律，結(jié)合幾何關(guān)系(三角函數(shù)、勾股定理、正弦定理等)分析或求解相關(guān)問題。例6(九省聯(lián)考·廣西·13)光學(xué)反射棱鏡被廣泛應(yīng)用于攝像、校準等領(lǐng)域，其中一種棱鏡的截面如圖，eh邊為鍍膜反射面，ef＝eh，fg＝gh，∠e＝60°，∠g＝120°，棱鏡的折射率為3，光在真空中的傳播速度為3.0×108m/s，若細光束從O點以60°的入射角從真空射入棱鏡，求：(1)光在上述棱鏡中傳播速度的大?。?2)光束從棱鏡中射出的折射角，并完成光路圖。例7(2024·全國甲卷·34(2))一玻璃柱的折射率n＝3，其橫截面為四分之一圓，圓的半徑為R，如圖所示。截面所在平面內(nèi)，一束與AB邊平行的光線從圓弧入射。入射光線與AB邊的距離由小變大，距離為h時，光線進入柱體后射到BC邊恰好發(fā)生全反射。求此時h與R的比值。

答案精析考點一1.(1)同一平面正(2)sin2.(1)sinθ1sinθ2判斷正誤1.√2.×3.×4.√例1A[由題圖可知光從棱鏡進入液體中時，入射角小于折射角，根據(jù)折射定律可知n<n0，又v＝cn，可得v>v0，故選A。例2D[光路圖如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系可得∠1＝30°，∠2＝60°根據(jù)折射定律可得n＝sin60°sin30°＝3，故選D。例3(1)3(2)5解析(1)作出光路圖如圖所示，設(shè)光線的入射角為α，折射角為β，則由幾何關(guān)系可得Rsinα＝32R解得α＝60°由幾何關(guān)系可知β＝30°由折射定律可知n＝sin(2)光在透明玻璃體中的傳播速度v＝c光在透明玻璃體中的傳播時間t1＝2Rcosβv＝3Rc，由圖及折射定律知光線從O1點出射后與豎直方向的夾角α＝60°，所以光從透明玻璃體出射后到光屏所用的時間t2＝Rcosαc考點二1.光密光疏2.(1)光密光疏消失減少增加(2)①光密光疏②大于或等于(3)1判斷正誤1.√2.×3.×4.×例4(1)(2－3)πR2(2)3解析(1)根據(jù)題意，設(shè)光發(fā)生全反射的臨界角為C，由sinC＝1n解得C＝畫出光路圖，如圖所示光線①恰好發(fā)生全反射，發(fā)光區(qū)域是一個小的球冠，設(shè)小球冠高為h，由幾何關(guān)系有cos30°＝R-hR，解得h＝2-32R，發(fā)光球面面積S＝2πRh＝(2－(2)如圖，大球冠底面所對的圓心角為120°，光束正中間的光線②直接穿過大球冠，通過大球冠的路程為x＝R＋Rcos60°＝32光在玻璃球內(nèi)的傳播速度v＝cn，所以該光束正中間的光線通過大球冠的時間為t＝x例5C[設(shè)光在該材料中傳播速度為v，由L＝vt，解得v＝Lt＝2.4×108m/s，由n＝cv，可知n＝1.25，設(shè)此光線在該材料中發(fā)生全反射的臨界角為C，則sinC＝1n＝0.8，光線剛好發(fā)生全反射時在透明材料中的路程為s＝LsinC＝7.5m，則t'＝sv＝7.52.4×108s考點三例6(1)3×108m/s(2)60°見解析圖解析(1)由n＝cvv＝cn＝3.0×1083m/s(2)作出光路圖如圖所示，ef＝eh，fg＝gh，知∠f＝90°由光的折射定律n＝sin其中θ1＝60°解得θ2＝30°由幾何關(guān)系可知θ3＝60°根據(jù)sinC＝1可知臨界角C<60°故