第二章光第1講光的折射全反射知識點1光的折射定律Ⅱ折射率Ⅰ1.折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)斜射進入另一種介質(zhì)時傳播方向_____的現(xiàn)象。改變2.折射定律(1)內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在___________，折射光線與入射光線分別位于法線的_____；入射角的正弦與折射角的正弦_______。(2)表達式：=n12,式中n12是比例常數(shù)。(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是_____的。同一平面內(nèi)兩側(cè)成正比可逆3.折射率(1)定義：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，_______的正弦與_______的正弦的比值。(2)物理意義：折射率僅反映介質(zhì)的光學(xué)特性，折射率大，說明光從真空射入到該介質(zhì)時_______，反之偏折小。(3)定義式：n=。不能說n與______成正比,與______成反比。折射率由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的_____決定。(4)計算公式：，因v＜c,故任何介質(zhì)的折射率總_____(選填“大于”或“小于”)1。折射角偏折大入射角sinθ1sinθ2頻率大于知識點2

全反射、光導(dǎo)纖維Ⅰ1.全反射(1)條件：①光從光密介質(zhì)射入_________。②入射角___________臨界角。(2)現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下_______。(3)臨界角：折射角等于90°時的入射角，用C表示，sinC=。2.光導(dǎo)纖維原理：利用___________。光疏介質(zhì)大于或等于反射光光的全反射知識點3

實驗：測定玻璃的折射率1.實驗原理用插針法找出與入射光線AO對應(yīng)的出射光線O′B，確定出O′點，畫出折射光線OO′，然后測量出角θ1和θ2，代入公式計算玻璃的折射率。2.實驗器材白紙、圖釘、大頭針、直尺、鉛筆、量角器、平木板、長方形玻璃磚。3.實驗過程(1)鋪白紙、畫線。①如圖所示，將白紙用圖釘按在平木板上，先在白紙上畫出一條直線aa′作為界面，過aa′上的一點O畫出界面的法線MN，并畫一條線段AO作為入射光線。②把玻璃磚平放在白紙上，使它的長邊跟aa′對齊，畫出玻璃磚的另一條長邊bb′。(2)插針與測量。①在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向，直到P1的像被P2擋住，再在觀察的這一側(cè)依次插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P1、P2的像及P3，記下P3、P4的位置。②移去玻璃磚，連接P3、P4并延長交bb′于O′，連接OO′即為折射光線，入射角θ1=∠AOM，折射角θ2=∠O′ON。③用量角器測出入射角和折射角，查出它們的正弦值，將數(shù)據(jù)填入表格中。④改變?nèi)肷浣铅?，重復(fù)實驗步驟，列表記錄相關(guān)測量數(shù)據(jù)。4.數(shù)據(jù)處理計算每次的折射率n，求出平均值5.注意事項(1)玻璃磚應(yīng)選用厚度、寬度較大的。(2)大頭針要插得豎直，且間隔要大些。(3)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(zhǔn)，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。【思考辨析】(1)光的傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象叫光的折射。()(2)折射率跟折射角的正弦成正比。()(3)只要入射角足夠大，就能發(fā)生全反射。()(4)折射定律是托勒密發(fā)現(xiàn)的。()(5)若光從空氣中射入水中，它的傳播速度一定增大。()(6)已知介質(zhì)對某單色光的臨界角為C，則該介質(zhì)的折射率等于

()(7)密度大的介質(zhì)一定是光密介質(zhì)。()分析:光的反射也可改變光的傳播方向,但不是折射，(1)錯。某種介質(zhì)的折射率對特定的光是一定的，不隨折射角的正弦值的變化而變化，(2)錯。產(chǎn)生全反射的條件是光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)且入射角大于等于臨界角,(3)錯。折射定律是斯涅耳發(fā)現(xiàn)的，(4)錯。由公式知光從空氣射入水中傳播速度變小，(5)錯。由得，(6)對。光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是根據(jù)介質(zhì)的光學(xué)特性確定的，與它的密度無關(guān)，(7)錯。考點1

折射定律及折射率的應(yīng)用(三年7考)拓展延伸【考點解讀】1.對折射率的理解(1)公式n=中，不論是光從真空射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空，θ1總是真空中的光線與法線間的夾角，θ2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角。(2)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無關(guān)。(3)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。(4)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，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小。(5)同一種色光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同，但頻率相同。2.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制類別項目平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形的三棱鏡橫截面是圓類別項目平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)對光線的作用通過平行玻璃磚的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,經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折類別項目平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)應(yīng)用測定玻璃的折射率全反射棱鏡,改變光的傳播方向改變光的傳播方向【典例透析1】(2011·新課標(biāo)全國卷)一半圓柱形透明物體橫截面如圖所示，底面AOB鍍銀(圖中粗線)，O表示半圓截面的圓心，一束光線在橫截面內(nèi)從M點入射，經(jīng)過AB面反射后從N點射出，已知光線在M點的入射角為30°，∠MOA=60°，∠NOB=30°。求：(1)光線在M點的折射角；(2)透明物體的折射率。【解題探究】(1)如何確定透明物體內(nèi)的折射光線和反射光線？提示：可先找出M點關(guān)于AOB平面的對稱點，再確定反射光線和入射光線。(2)如何確定透明體的折射率？提示：根據(jù)光路圖確定光在M點的折射角，由可求出透明體的折射率。【解析】(1)如圖，透明物體內(nèi)部的光路為折線MPN，Q、M點相對于底面EF對稱，Q、P、N三點共線。設(shè)在M點處，光的入射角為i，折射角為r，∠OMQ=α，∠PNF=β，根據(jù)題意有α=30°①由幾何關(guān)系得，∠PNO=∠PQO=r，于是β+r=60°②α+r=β③由①②③式得r=15°(2)根據(jù)折射率公式有：

答案：(1)15°(2)【總結(jié)提升】光的折射問題的規(guī)范求解(1)一般解題步驟:①根據(jù)題意準(zhǔn)確作出光路圖，注意作準(zhǔn)法線。②利用數(shù)學(xué)知識找到入射角和折射角。③利用折射定律列方程。(2)應(yīng)注意的問題:①根據(jù)折射定律和入射光線畫出折射光線，找到入射角和折射角，要注意入射角、折射角是入射光線、折射光線與法線的夾角。②應(yīng)用公式時，一定要確定準(zhǔn)哪個角在分子上，哪個角在分母上。③注意在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。【變式訓(xùn)練】一半徑為R的球體放置在水平桌面上，球體由折射率為的透明材料制成。現(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內(nèi)的光線，平行桌面射到球體表面上，折射入球體后再從豎直表面射出，如圖所示，已知入射光線與桌面的距離為。求出射角θ。【解析】設(shè)入射光線與球體的交點為C，連接OC，OC即為入射點的法線。因此，圖中的角θ1為入射角，過C點作球體水平表面的垂線，垂足為B。依題意，∠COB=θ1。又由△OBC知sinθ1=①設(shè)光線在C點的折射角為θ2，由折射定律得=②由①②式得θ2=30°

③由幾何關(guān)系知，光線在球體的豎直表面上的入射角θ3為30°，由折射定律得因此解得θ=60°。答案：60°考點2

光的折射、全反射的綜合應(yīng)用(三年7考)拓展延伸【考點解讀】(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)如果光線從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)，則無論入射角多大，都不會發(fā)生全反射現(xiàn)象。(3)在光的反射和全反射現(xiàn)象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的。(4)當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上，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。【典例透析2】(2012·海南高考)一玻璃三棱鏡，其橫截面為等腰三角形，頂角θ為銳角，折射率為。現(xiàn)在橫截面內(nèi)有一光線從其左側(cè)面上半部射入棱鏡。不考慮棱鏡內(nèi)部的反射。若保持入射線在過入射點的法線的下方一側(cè)(如圖)，且要求入射角為任何值的光線都會從棱鏡的右側(cè)面射出，則頂角θ可在什么范圍內(nèi)取值？【解題探究】(1)試分析題目中“要求入射角為任何值的光線都會從棱鏡的右側(cè)面射出”的物理含義。物理含義：_________________________。(2)入射光線在什么情況下在右側(cè)面的入射角最大？此入射角應(yīng)滿足什么條件？提示：當(dāng)入射光線與左側(cè)面垂直時,光線在右側(cè)面的入射角最大，此時的入射角應(yīng)小于臨界角。光線在右側(cè)不會發(fā)生全反射【解析】設(shè)入射光線經(jīng)玻璃折射時，入射角為i，折射角為r,射至棱鏡右側(cè)面的入射角為α。根據(jù)折射定律有sini=nsinr①由幾何關(guān)系得θ=α+r②當(dāng)i=0時,由①式知r=0,α有最大值αm(如圖),由②式得θ=αm③同時αm應(yīng)小于玻璃對空氣的全反射臨界角,即sinαm＜④由①②③④式和題給條件可得,棱鏡頂角θ的取值范圍為0＜θ＜45°答案:0＜θ＜45°【總結(jié)提升】解答全反射類問題的技巧解答全反射類問題時，要抓住發(fā)生全反射的兩個條件：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，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，且在作光路圖時盡量與實際相符，這樣更有利于問題的分析。【變式訓(xùn)練】(2011·山東高考)如圖所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角∠AOB=60°。一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質(zhì)，經(jīng)OA折射的光線恰平行于OB。(1)求介質(zhì)的折射率。(2)折射光線中恰好射到M點的光線

(選填“能”或“不能”)發(fā)生全反射。【解析】(1)由題意畫出光路圖如圖所示，可得入射角θ1=60°，折射角θ2=30°，由折射定律可得此介質(zhì)的折射率為

(2)由題意畫出恰好經(jīng)過M點的折射光線如圖所示，可得出此時射向M點的入射角為180°-30°-90°-30°=30°，全反射的臨界角故不能發(fā)生全反射。答案：(1)(2)不能考點3

測定玻璃的折射率(三年4考)解題技巧【考點解讀】實驗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，作出法線角出現(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。【典例透析3】如圖所示是關(guān)于“測定玻璃的折射率”的實驗，請回答以下問題：(1)請證明圖中的入射光線和射出玻璃磚的光線是平行的。(2)如果光射入和射出玻璃磚的兩個平面是平行的，射出玻璃磚的光線相對入射光線來說產(chǎn)生了側(cè)移。證明：入射角越大側(cè)移越大。(3)為了減小實驗誤差，入射角大一些好還是小一些好？【解題探究】利用平面幾何知識作出_______，利用幾何知識和_________進行證明。光路圖折射定律【解析】(1)證明：而r1=i2,所以i1=r2，所以入射光線平行于出射光線。(2)設(shè)玻璃磚厚度為d，側(cè)移為s，如圖所示。則s=·sin(i-r)，當(dāng)入射角i增大時，折射角r亦增大，但由于n=>1，因此入射角i比折射角r增加得快，即(i-r)增大，則有sin(i-r)增大，cosr減小，故入射角越大，側(cè)移越大。(3)當(dāng)入射角i增大時，折射角r也增大，圖中N、E之間的距離x也就會增大，因為tanr=，而玻璃磚厚度d一定，tanr增大，這樣就會減小測量誤差。因此,入射角大一些好。答案：見解析【總結(jié)提升】求折射率的四種方法(1)計算法：用量角器測量入射角θ1和折射角θ2,算出不同入射角時的，并取平均值。(2)圖像法：改變不同的入射角θ1，測出不同的折射角θ2，作sinθ1-sinθ2圖像，由n=可知圖像應(yīng)為直線，如圖所示，其斜率就是玻璃的折射率。(3)輔助線段法：利用直尺作輔助線，測出輔助線的長度大小，求玻璃的折射率。如圖所示，作輔助線,且垂直于，量出

、，作輔助線，且垂直于，量出

、，則sinθ1=,sinθ2=，即可求出：n==。(4)“單位圓法”:以入射點O為圓心，以適當(dāng)長度R為半徑畫圓，交入射光線OA于E點，交折射光線OO′于E′點，過E作NN′的垂線EH，過E′作NN′的垂線E′H′。如圖所示，sinθ1=，sinθ2=，OE=OE′=R，則只要用刻度尺量出EH、E′H′的長度就可以求出n。【