簡(jiǎn)潔實(shí)用高效第十四章光第1講光的折射全反射物理內(nèi)容索引必備知識(shí)梳理關(guān)鍵能力提升第一部分第二部分考點(diǎn)一折射定律和折射率考點(diǎn)二全反射光導(dǎo)纖維0102考點(diǎn)三光的折射與全反射綜合問(wèn)題03課時(shí)作業(yè)第三部分課程標(biāo)準(zhǔn)備考策略1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，理解光的折射定律。2．知道光的全反射現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件。初步了解光纖的工作原理、光纖技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。3．觀察光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象，了解這些現(xiàn)象產(chǎn)生的條件，知道其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。知道光是橫波。4．通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解激光的特性。能舉例說(shuō)明激光技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

實(shí)驗(yàn)十七：測(cè)量玻璃的折射率。

實(shí)驗(yàn)十八：用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)1.掌握光的折射、全反射、干涉、衍射現(xiàn)象及規(guī)律。2．熟悉幾種光學(xué)儀器中的光路圖，如三棱鏡、玻璃半球、球冠玻璃磚等。3．能正確構(gòu)建光的折射、全反射物理模型，能應(yīng)用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法分析幾何關(guān)系。4．掌握測(cè)定玻璃折射率、用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)的方法必備知識(shí)梳理第分部一自主學(xué)習(xí)·基礎(chǔ)回扣1．光的折射定律折射率(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。同一平面正可逆(2)折射率①折射率是一個(gè)反映介質(zhì)的________的物理量。光學(xué)性質(zhì)大于1小于大于2．全反射光導(dǎo)纖維(1)全反射定義：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90°時(shí)，折射光完全____，只剩下反射光的現(xiàn)象。(2)條件①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。②入射角__________臨界角。(3)臨界角：折射角等于90°時(shí)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(shí)，發(fā)生全反射的臨界角為C，則sinC＝__。介質(zhì)的折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越__。消失大于或等于小

光從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角；光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角。(4)光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維的原理是利用光的______，如圖所示。

無(wú)論折射現(xiàn)象還是反射現(xiàn)象，光路都是可逆的。全反射

教材鏈接·想一想

請(qǐng)仔細(xì)閱讀人教版教材選擇性必修第一冊(cè)P93“演示”——觀察光在彎曲的有機(jī)玻璃棒中傳播的路徑，回答以下問(wèn)題。光纖通信中信號(hào)傳播的主要載體是光導(dǎo)纖維，它的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套的材料不同，光在內(nèi)芯中傳播。請(qǐng)思考：(1)內(nèi)芯和外套的折射率關(guān)系是怎樣的？提示：光纖內(nèi)芯的折射率比外套的大；(2)光纖信號(hào)在哪個(gè)界面發(fā)生全反射？提示：光纖信號(hào)在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射。1．無(wú)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．光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)而言的。同一種介質(zhì)，相對(duì)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)。(

)5．只要入射角足夠大，就能發(fā)生全反射。(

)6．光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，入射角大于等于臨界角時(shí)發(fā)生全反射現(xiàn)象。(

)概念辨析√××√××關(guān)鍵能力提升第分部二互動(dòng)探究·考點(diǎn)精講考點(diǎn)一折射定律和折射率1．對(duì)折射率的理解2．應(yīng)用光的折射定律解題的一般思路(1)根據(jù)入射角、折射角及反射角之間的關(guān)系，作出比較完整的光路圖。(2)充分利用光路圖中的幾何關(guān)系，確定各角之間的聯(lián)系，根據(jù)折射定律求解相關(guān)的物理量，如折射角、折射率等。(3)注意在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的?！镜淅?】如圖所示，某潛水員在海中潛水，處于距離海岸7m、海面下4m的E點(diǎn)，潛水員觀察岸上的豎直放置的標(biāo)尺桿F，標(biāo)尺桿F長(zhǎng)6m，潛水員能看到桿的一半刻度。已知海面CD到海岸AB的高度為3m，標(biāo)尺桿F到岸邊A點(diǎn)的距離為4m。(1)海水的折射率為多少？【解析】光路圖如圖甲所示。(2)若由于漲潮海面CD上升了3m與海岸AB平齊，潛水員相對(duì)海岸位置不變，則此時(shí)潛水員能看到的標(biāo)尺桿長(zhǎng)度為多少？【解析】漲潮后的光路圖如圖乙所示。1．(2024·江蘇卷)現(xiàn)有一光線以相同的入射角θ，打在不同濃度NaCl的兩杯溶液中，折射光線如圖所示(β1<β2)，已知折射率隨濃度增大而變大。則(

)A．甲折射率大B．甲濃度小C．甲中光線的傳播速度大D．甲臨界角大對(duì)點(diǎn)演練A(1)光穿過(guò)透明材料所用的時(shí)間；(2)要使兩束單色光經(jīng)過(guò)透明材料后會(huì)聚到光屏上的N點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明應(yīng)將透明材料沿MN向左還是向右移動(dòng)。答案：應(yīng)將透明材料沿MN向右移動(dòng)考點(diǎn)二全反射光導(dǎo)纖維1．解答全反射問(wèn)題的技巧(1)解答全反射問(wèn)題時(shí)，要抓住發(fā)生全反射的兩個(gè)條件：①光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。②入射角大于或等于臨界角。(2)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，且在作光路圖時(shí)盡量與實(shí)際相符。2．全反射規(guī)律的應(yīng)用(1)全反射棱鏡截面是等腰直角三角形的棱鏡(通常是玻璃做成的)叫全反射棱鏡。它的特殊作用一般有如圖所示的四種情況。(2)光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)稱(chēng)“光纖”，它是非常細(xì)的特制玻璃絲(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)芯的折射率比外套的大。3．

(2023·湖北卷)如圖所示，楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為30°，OP邊上的點(diǎn)光源S到頂點(diǎn)O的距離為d，垂直于OP邊的光線SN在OQ邊的折射角為45°。不考慮多次反射，OQ邊上有光射出部分的長(zhǎng)度為(

)對(duì)點(diǎn)演練C4．光導(dǎo)纖維是傳光的細(xì)圓玻璃絲，每根纖維分內(nèi)外兩層。一束光由光纖端面從空氣射向內(nèi)層材料，經(jīng)內(nèi)、外層材料的分界面發(fā)生多次全反射后沿呈鋸齒形的路線可以無(wú)損地傳到另一端。如圖所示為一根光纖的截面圖，左端面與兩種材料的界面垂直，當(dāng)光從端面的圓心O入射后，在從光纖的一端傳到另一端的過(guò)程中光線不從內(nèi)壁漏掉時(shí)，入射角的最大值為θ1。已知內(nèi)層和外層材料的折射率分別為n1和n2(n1＞n2)，光在真空(空氣)中的傳播速度為c。求：(1)sinθ1的值；解析：畫(huà)出光在光纖中傳播的光路圖如圖甲所示。(2)若光纖的長(zhǎng)度為l，光以θ1射入后在光纖中傳播的時(shí)間。解析：畫(huà)出光在光纖中傳播的光路圖如圖乙所示?？键c(diǎn)三光的折射與全反射綜合問(wèn)題1．求解光的折射、全反射問(wèn)題的三點(diǎn)提醒(1)如果光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，則無(wú)論入射角多大，都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象；如果光線從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)且入射角大于或等于臨界角，一定發(fā)生全反射。(2)光的反射和全反射現(xiàn)象，均遵循光的反射定律。(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。2．求解光的折射和全反射問(wèn)題的思路(1)確定研究的光線該光線一般是入射光線，還有可能是反射光線或折射光線；若研究的光線不明確，根據(jù)題意分析、尋找，如臨界光線、邊界光線等。(2)畫(huà)光路圖找入射點(diǎn)，確認(rèn)界面，并畫(huà)出法線，根據(jù)反射定律、折射定律作出光路圖，結(jié)合幾何關(guān)系，具體求解?！镜淅?】

(2024·山東卷)某光學(xué)組件橫截面如圖所示，半圓形玻璃磚圓心為O點(diǎn)，半徑為R；直角三棱鏡FG邊的延長(zhǎng)線過(guò)O點(diǎn)，EG邊平行于AB邊且長(zhǎng)度等于R，∠FEG＝30°。橫截面所在平面內(nèi)，單色光線以θ角入射到EF邊發(fā)生折射，折射光線垂直EG邊射出。已知玻璃磚和三棱鏡對(duì)該單色光的折射率均為1.5。(1)求sinθ；【答案】0.75

(2)以θ角入射的單色光線，若第一次到達(dá)半圓弧AMB可以發(fā)生全反射，求光線在EF上入射點(diǎn)D(圖中未標(biāo)出)到E點(diǎn)距離的范圍?！窘馕觥扛鶕?jù)題意作出該單色光第一次到達(dá)半圓弧AMB恰好發(fā)生全反射的光路圖，如圖所示。5．(2023·浙江1月選考)如圖所示為一斜邊鍍銀的等腰直角棱鏡的截面圖。一細(xì)黃光束從直角邊AB以角度θ入射，依次經(jīng)AC和BC兩次反射，從直角邊AC出射。出射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)了α角，則α(

)A．等于90°B．大于90°C．小于90°D．與棱鏡的折射率有關(guān)對(duì)點(diǎn)演練A(1)求玻璃磚的折射率；解析：光線PQ入射到玻璃磚表面，入射角α＝60°，設(shè)對(duì)應(yīng)折射光線QE的折射角為β，如圖所示。由幾何關(guān)系得，(2)現(xiàn)使光線PQ向左平移，求移動(dòng)多大距離時(shí)恰不能使光線從圓弧面射出(不考慮經(jīng)半圓柱內(nèi)表面反射后射出的光)。課時(shí)作業(yè)69第分部三1．(5分)關(guān)于折射率，下列說(shuō)法正確的是(

)C2．(5分)(2023·江蘇卷)地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，太陽(yáng)光斜射向地面的過(guò)程中會(huì)發(fā)生彎曲。下列光路圖中能描述該現(xiàn)象的是(

)A解析：因?yàn)榈厍虮砻娓浇諝獾恼凵渎孰S高度降低而增大，則太陽(yáng)光斜射向地面的過(guò)程，總是由折射率較小的空氣射向折射率較大的空氣，即由光疏介質(zhì)斜射入光密介質(zhì)，光線始終會(huì)向靠近法線的方向偏折，法線在豎直方向上，故光線始終會(huì)向豎直方向偏折，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。BA．平行于AC邊的光線①B．平行于入射光線的光線②C．平行于CB邊的光線③D．平行于AB邊的光線④4．(5分)(2025·八省聯(lián)考河南卷)如圖所示，一棱鏡的橫截面為等腰三角形PMN，其中邊長(zhǎng)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(

)D5．(5分)如圖所示，圓心為O、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，光線從P點(diǎn)垂直界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當(dāng)入射角θ＝60°時(shí)，光線從玻璃磚圓形表面出射后恰好與入射光平行。已知真空中的光速為c，則(

)C6．(5分)(2025·河北重點(diǎn)中學(xué)高三聯(lián)考)某科學(xué)小組在進(jìn)行光纖的模擬試驗(yàn)，如圖所示，把中空透明玻璃管水平放置在試驗(yàn)臺(tái)上，從玻璃管外平視觀察到管的內(nèi)徑為d，若該玻璃管的折射率為n，則管的實(shí)際內(nèi)徑約為(

)C7．(5分)(多選)(2023·湖南卷)一位潛水愛(ài)好者在水下活動(dòng)時(shí)，利用激光器向岸上救援人員發(fā)射激光信號(hào)，設(shè)激光光束與水面的夾角為α，如圖所示。他發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)α大于41°時(shí)，岸上救援人員才能收到他發(fā)出的激光光束，下列說(shuō)法正確的是(

)BCC9．(14分)(2022·江蘇卷)如圖所示，兩條距離為D的平行光線，以入射角θ從空氣射入平靜水面，反射光線與折射光線垂直，求：(1)水的折射率n；答案：tanθ

(2)兩條折射光線之間的距離d。解析：作出光路圖如圖所示。根據(jù)幾何關(guān)系和正弦定理可得