1、第39講光的折射全反射考綱要求考情分析命題趨勢1.光的折射定律2折射率3全反射、光導纖維2017全國卷，34(2)2017全國卷，34(2)2017全國卷，34(2) 2017江蘇卷，12B(3)2017北京卷，14 2016全國卷，34(2)2016全國卷，34(2)高考對本部分知識的考查主要以選擇題和計算題的形式出現(xiàn)高考試題往往綜合考查光的折射和光的全反射學習中要注意理解折射率、臨界角、全反射的條件，掌握折射率、臨界角的有關計算高考最新考綱說明中刪除了“相對折射率作要求”這一說明1光的折射定律折射率(1)折射現(xiàn)象光從一種介質斜射進入另一種介質時傳播方向發(fā)生_改變_的現(xiàn)象，如圖所示(2)折射

2、定律內容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內，折射光線與入射光線分別位于法線的_兩側_；入射角的正弦與折射角的正弦成_正比_(2)表達式：n12，式中n12是比例常數(shù)(3)折射率物理意義：折射率反映介質的光學特征，折射率大，說明光線從真空射入到該介質時_偏折大_，反之偏折小定義式：n，不能說n與sin 1成正比，與sin 2成反比折射率由介質本身的光學性質和光的_頻率_決定計算公式：n2全反射光導纖維(1)光密介質與光疏介質介質項目光密介質光疏介質折射率大小光速小大相對性若n甲n乙，則甲是_光密_介質若n甲n乙，則甲是_光疏_介質(2)全反射定義：光從光密介質射入光疏介質，當入射角增大到某

3、一角度時，折射光線將_消失_，只剩下反射光線的現(xiàn)象條件：a光從光密介質射向光疏介質b入射角_大于或等于_臨界角臨界角：折射角等于90時的入射角若光從光密介質(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，則sin C.介質的折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越小(3)光導纖維光導纖維的原理是利用光的全反射1判斷正誤(1)光的傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象叫光的折射()(2)無論是折射光路，還是全反射光路都是可逆的()(3)折射率跟折射角的正弦成正比()(4)只要入射角足夠大，就能發(fā)生全反射()(5)光從空氣射入水中，它的傳播速度一定增大()(6)在同一種介質中，光的頻率越大，折射率越大()(7)已

4、知介質對某單色光的臨界角為C，則該介質的折射率等于.()(8)密度大的介質一定是光密介質()一1對折射率的理解(1)公式n中，不論光是從真空射入介質，還是從介質射入真空，1總是真空中的光線與法線間的夾角，2總是介質中的光線與法線間的夾角(2)折射率由介質本身性質決定，與入射角的大小無關(3)折射率與介質的密度沒有關系，光密介質不是指密度大的介質(4)折射率的大小不僅與介質本身有關，還與光的頻率有關同一種介質中，頻率越大的色光折射率越大，光在介質中的傳播速度越小(5)同一種色光，在不同介質中雖然波速、波長不同，但頻率相同2光路的可逆性在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的如果讓光線逆著原來的折射光線射到

5、界面上，光線就會逆著原來的入射光線發(fā)生折射例1(2017重慶診斷性測試)如圖所示，一透明球體置于空氣中，球半徑R10 cm，折射率n，MN是一條通過球心的直線，單色細光束AB平行于MN射向球體，B為入射點，AB與MN間距為5 cm，CD為出射光線(1)補全光路圖并求出光從B點傳到C點的時間；(2)求CD與MN所成的角解析(1)連接BC，如圖所示在B點光線的入射角、折射角分別標為i、r，sin i，所以i45.由折射定律，在B點有n，sin r，故r30，BC2Rcos r，t代入數(shù)據(jù)解得t8.21010 s(2)由幾何關系可知COP15，OCP135，30答案(1)見解析(2)30應用光的折射

6、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系，作出比較完整的光路圈(2)充分利用光路圖中的幾何關系，確定各角之間的聯(lián)系，根據(jù)折射定律求解相關的物理量：折射角、折射率等(3)注意在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的二光的折射與全反射的綜合應用1光密介質和光疏介質是相對而言的同一種介質，相對于其他不同的介質，可能是光密介質，也可能是光疏介質2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3在光的折射和全反射現(xiàn)象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的4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)生折射解決全反射問題的一般

7、方法(1)確定光是從光密介質進入光疏介質(2)應用sin C確定臨界角(3)根據(jù)題設條件，判定光在傳播時是否發(fā)生全反射(4)如發(fā)生全反射，畫出入射角等于臨界角時的臨界光路圖(5)運用幾何關系或三角函數(shù)關系以及反射定律等進行分析、判斷、計算 例2(2017全國卷)如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；下半部是半徑為R、高為2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入，該光線與OC之間的距離為0.6R.已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射)求該玻璃的折射率解析如圖，根據(jù)光路的對稱性和光路可逆性，與入射光線相對于OC軸對稱的出射光

8、線一定與入射光線平行這樣，從半球面射入的折射光線，將從圓柱體底面中心C點反射設光線在半球面的入射角為i，折線角為r.由折射定律有sin insin r，由正弦定理有，由幾何關系，入射點的法線與OC的夾角為i，有sin i.式中l(wèi)為入射光線與OC的距離，由式和題給數(shù)據(jù)得sin r，由得n1.43答案1.43三光的色散1光的色散：把復色光分解為單色光的現(xiàn)象叫做光的色散白光通過棱鏡后，被分解為紅、橙、黃、綠、藍、靛和紫七種顏色(如圖)2正確理解光的色散(1)光的顏色由光的頻率決定(2)各種色光的比較顏色紅橙黃綠青藍紫頻率低高同一介質中的折射率小大同一介質中速度大小波長大小臨界角大小通過棱鏡的偏折角小

9、大例3(多選)如圖所示，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線則(ABD)A在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B在真空中，a光的波長小于b光的波長C玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率D若改變光束的入射方向使角逐漸變大，則折射光線a首先消失E分別用a、b光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距解析通過光路圖可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃磚對a光的折射率大于b光的折射率，選項C錯誤；a光的頻率大于b光的頻率，波長小于b光的波長，選項B正確；由n知，在玻璃中，a光的傳播速度小于

10、b光的傳播速度，選項A正確；入射角增大時，折射率大的光線首先發(fā)生全反射，a光首先消失，選項D正確；做雙縫干涉實驗時，根據(jù)x得a光的干涉條紋間距小于b光的干涉條紋間距，選項E錯誤1假設地球表面不存在大氣層，那么人們觀察到的日出時刻與實際存在大氣層的情況相比(B)A將提前B將延后C在某些地區(qū)將提前，在另一些地區(qū)將延后D不變解析假如地球周圍沒有大氣層，太陽光將沿直線傳播，如圖所示，在地球上B點的人將在太陽到達A點時看到日出；而地球表面有大氣層，由于空氣折射率大于1，并且離地球表面越近，大氣層越密，折射率越大，太陽光將沿如圖中AB曲線進入在B處的人眼中，使在B處的人看到了日出但B處的人認為光是沿直線傳

11、播的，則認為太陽位于地平線上的A點，而此時太陽還在地平線下，日出時間提前了，所以無大氣層時日出時間將延后故選項B正確2如圖所示，P、Q是兩種透明材料制成的兩塊直角梯形的棱鏡，疊合在一起組成一個長方體某單色光沿與P的上表面成角的方向斜射入P，其折射光線正好垂直通過兩棱鏡的界面已知材料的折射率nPnQ，則下列說法正確的是(D)A一定沒有光線從Q的下表面射出B從Q的下表面射出的光線一定與入射到P的上表面的光線平行C如果光線從Q的下表面射出，出射光線與下表面所夾的銳角一定大于D如果光線從Q的下表面射出，出射光線與下表面所夾的銳角一定小于解析作出光路圖，如圖所示由題意可知，光線垂直射入Q，根據(jù)折射定律，

12、則有nP，nQ；因為nPnQ，所以0)現(xiàn)已有針對某些電磁波設計制作的人工材料，其折射率可以為負值(n0)，稱為負折射率材料，位于空氣中的這類材料，入射角i與折射角r依然滿足n，但是折射線與入射線位于法線的同一側(此時折射角取負值)現(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負折射率材料，一束電磁波從其上表面射入，下表面射出若該材料對此電磁波的折射率n1，正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是(B)解析由題意知，折射線和入射線位于法線的同一側，n1，由折射定律可知，入射角等于折射角，所以選項B正確1如圖，一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是(A)解析光從玻璃磚射

13、向空氣時，如果入射角大于臨界角，則發(fā)生全反射，如果入射角小于臨界角，則在界面處既有反射光線，又有折射光線，但折射角應大于入射角，選項A正確，C錯誤當光從空氣射入玻璃磚時，在界面處既有反射光線，又有折射光線，且入射角大于折射角，選項B、D錯誤2打磨某剖面如圖所示的寶石時，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角切磨在12，光線一定在OP邊發(fā)生全反射B若2，光線會從OQ邊射出C若1，光線會從OP邊射出D若C，i2C，于是有3090C，即12時，OQ邊一定全反射，OP邊可能發(fā)生部分反射，選項A、B錯誤；當1時，OP邊一定發(fā)生全反射，OQ邊可能全反射，也可能發(fā)生部分反射，選項C錯誤，D正確3如圖，一束光經(jīng)玻璃三

14、棱鏡折射后分為兩束單色光a、b，波長分別為a、b，該玻璃對單色光a、b的折射率分別為na、nb，則(B)AanbBab，nanbCab，nab，nanb解析由題圖知，三棱鏡對b光的折射率較大所以nab，所以選項B正確，A、C、D錯誤4如圖所示，一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上，經(jīng)AB和AC兩個面折射后從AC面進入空氣當出射角i和入射角i相等時，出射光線相對于入射光線偏轉的角度為.已知棱鏡頂角為，則計算棱鏡對該色光的折射率表達式為(A)A BC D解析如圖所示，設AB面上的折射角為，AC面上的入射角為，由于i，由光的折射定律及光路可逆知，又設兩法線的夾角為，則由幾何關系得：180，又由180

15、，則解得，又由幾何關系得ii，解得i，則棱鏡對該色光的折射率n，故選項A正確5(2017全國卷)如圖，一半徑為R的玻璃半球，O點是半球的球心，虛線OO表示光軸(過球心O與半球底面垂直的直線)已知玻璃的折射率為1.5.現(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光線能從球面射出(不考慮被半球的內表面反射后的光線)求：(1)從球面射出的光線對應的入射光線到光軸距離的最大值；(2)距光軸的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點到O點的距離解析(1)如圖，從底面上A處射入的光線，在球面上發(fā)生折射時的入射角為i，當i等于全反射臨界角iC時，對應入射光線到光軸的距離最大，設最大距離為l.此時有iiC，設n是玻璃的

16、折射率，由全反射臨界角的定義有nsin iC1，由幾何關系有sin i.聯(lián)立式并利用題給條件，得lR.(2)設與光軸相距的光線在球面B點發(fā)生折射時的入射角和折射角分別為i1和r1，由折射定律有nsin i1sin r1.設折射光線與光軸的交點為C，在OBC中，由正弦定理有，由幾何關系有Cr1i1，sin i1，聯(lián)立式及題給條件得OCR2.74R答案(1)R(2)2.74R6如圖，在注滿水的游泳池的池底有一點光源A，它到池邊的水平距離為3.0 m從點光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為(1)求池內的水深；(2)一救生員坐在離池邊不遠處的高凳上，他的眼睛到池

17、面的高度為2.0 m當他看到正前下方的點光源A時，他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為45.求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結果保留一位有效數(shù)字)解析(1)如圖，設到達池邊的光線的入射角為i.依題意，水的折射率n，光線的折射角90.由折射定律有nsin isin ，由幾何關系有sin i，式中，l3 m，h是池內水的深度聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得h m2.6 m(2)設此時救生員的眼睛到池邊的距離為x.依題意，救生員的視線與豎直方向的夾角為45由折射定律有nsin isin ，式中，i是光線在水面的入射角設池底點光源A到水面入射點的水平距離為a.由幾何關系有sin i，xlah，式中h2 m

18、聯(lián)立式得x(31)m0.7 m答案(1)2.6 m(2)0.7 m課時達標第39講 解密考綱主要考查光的折射和光的全反射，應透徹理解折射率、臨界角、全反射的條件，掌握折射率、臨界角的計算1如圖所示，口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球，則(D)A小球必須位于缸底中心才能從側面看到小球B小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出C小球所發(fā)的光從水中進入空氣后頻率變大D小球所發(fā)的光從水中進入空氣后傳播速度變大解析光從水中進入空氣，只要在沒有發(fā)生全反射的區(qū)域，就可以看到光線射出，所以選項A、B錯誤；光的頻率是由光源決定的，與介質無關，所以選項C錯誤；由v得，光從水中進入空氣后傳播速度變大，所以選

19、項D正確2關于光纖的說法，正確的是(C)A光纖是由高級金屬制成的，所以它比普通電線容量大B光纖是非常細的特制玻璃絲，但導電性能特別好，所以它比普通電線衰減小C光纖是非常細的特制玻璃絲，由內芯和外套兩層組成，光纖是利用全反射原理來實現(xiàn)光的傳導的D在實際應用中，光纖必須呈筆直狀態(tài)，因為彎曲的光纖是不能導光的解析光導纖維的作用是傳導光，是特制玻璃絲，由內芯和外套兩層組成，內芯的折射率比外套的大載有聲音、圖象及各種數(shù)字信號的激光傳播時，在內芯和外套的界面上發(fā)生全反射光纖具有容量大、衰減小、抗干擾性強等特點在實際應用中，光纖是可以彎曲的故選項C正確3實驗表明，可見光通過三棱鏡時各色光的折射率n隨波長的變

20、化符合柯西經(jīng)驗公式：nA，其中A、B、C是正的常量太陽光進入三棱鏡后發(fā)生色散的情形如圖所示則(D)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處是紅光解析根據(jù)nA知波長越長，折射率越小，光線偏折越小從題圖可知，d光偏折最厲害，折射率最大，應是紫光；a光偏折最小，折射率最小，應是紅光；選項D正確4某物理興趣小組用實驗探究光的色散規(guī)律，他們將半圓形玻璃磚放在豎直面內，在其左上方豎直放置一個很大的光屏P，讓一復色光束SA射向玻璃磚的圓心O后，有兩束單色光a和b射向光屏P，如圖所示他們根據(jù)實驗現(xiàn)象提出了以下四個猜想，你認為正確的是(B)A單色光a的波長小于單色光b的波長B在玻璃中單色光a的傳播速度大于單色光b的傳播速度C單色光a通過玻璃磚所需的時間大于單色光b通過玻璃磚所需