光学第1讲光的折射全反射知识点1光的折射定律课件

第十二章 光 学第1讲 光的折射、全反射第十二章 光 学知识点知识点 1 1 光的折射定律光的折射定律 1.1.折射现象：光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方折射现象：光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向向_的现象。的现象。2.2.折射定律折射定律改变改变知识点 1 光的折射定律 改变（1 1）内容：折射光线与入射光线、法线处在）内容：折射光线与入射光线、法线处在_内，折内，折射光线与入射光线分别位于法线的射光线与入射光线分别位于法线的_；入射角的正弦与折；入射角的正弦与折射角的正弦射角的正弦_。（2 2）表达式：）表达式：=n =n1212,式中式中n n1212是比例常数。是比例常数。（3 3）在光的折射现象中，光路是）在光的折射现象中，光路是_的。的。同一平面同一平面两侧两侧可逆可逆成正比成正比（1）内容：折射光线与入射光线、法线处在_内知识点知识点 2 2 折射率折射率 1.1.折射率折射率（1 1）定义：光从真空射入某种介质发生折射时，）定义：光从真空射入某种介质发生折射时，_的正的正弦与弦与_的正弦的比值。的正弦的比值。（2 2）物理意义：折射率仅反映介质的）物理意义：折射率仅反映介质的_特性，折射率大，特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小。说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小。入射角入射角折射角折射角光学光学知识点 2 折射率 入射角折射角光学（3 3）定义式：）定义式：。不能说。不能说n n与与sinsin1 1成正比、与成正比、与sinsin2 2成反比。折射率由介质本身的光学性质和光的成反比。折射率由介质本身的光学性质和光的_决定。决定。（4 4）计算公式：）计算公式：，因，因v vc,c,故任何介质的折射率总故任何介质的折射率总_（选填（选填“大于大于”或或“小于小于”）1 1。频率频率大于大于（3）定义式：。不能说n与sin1成正比、与2.2.光密介质与光疏介质光密介质与光疏介质（1 1）光密介质：折射率）光密介质：折射率_的介质。的介质。（2 2）光疏介质：折射率）光疏介质：折射率_的介质。的介质。（3 3）光密介质和光疏介质是）光密介质和光疏介质是_。同种介质相对不同介质。同种介质相对不同介质可能是光密介质，也可能是光疏介质。可能是光密介质，也可能是光疏介质。较大较大较小较小相对的相对的2.光密介质与光疏介质较大较小相对的知识点知识点 3 3 全反射全反射 光的色散现象光的色散现象1.1.光的全反射光的全反射（1 1）现象：折射光完全消失，只剩下反射光。）现象：折射光完全消失，只剩下反射光。（2 2）条件：）条件：光从光从_射入射入_。入射角入射角_或或_临界角。临界角。（3 3）临界角：折射角等于）临界角：折射角等于9090时的入射角，时的入射角，sinCsinC_。（4 4）应用：）应用：全反射棱镜；全反射棱镜；光导纤维。光导纤维。光密介质光密介质光疏介质光疏介质大于大于等于等于知识点 3 全反射 光的色散现象光密介质光疏介质大2.2.光的色散光的色散（1 1）色散现象）色散现象:白光白光通过三棱镜会形成由通过三棱镜会形成由_到到_七种色光组成七种色光组成的彩色光谱的彩色光谱,如图。如图。（2 2）成因）成因:由于由于n n红红nn紫紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同，就是说紫光偏折得更明显时，红光和紫光的折射角不同，就是说紫光偏折得更明显些，当它们射出另一个界面时，紫光的偏折角些，当它们射出另一个界面时，紫光的偏折角_，红光，红光的偏折角的偏折角_。红红紫紫最大最大最小最小2.光的色散红紫最大最小【思考辨析】【思考辨析】（1 1）数码相机是利用了光的全反射原理。）数码相机是利用了光的全反射原理。()()（2 2）单色光由空气射入玻璃，速度不变，波长变短。）单色光由空气射入玻璃，速度不变，波长变短。()()（3 3）雨过天晴时）雨过天晴时,空中出现彩虹是阳光在水滴的表面上反射而空中出现彩虹是阳光在水滴的表面上反射而形成的。形成的。()()（4 4）折射率的大小与入射角、折射角的大小有关。）折射率的大小与入射角、折射角的大小有关。()()（5 5）折射率大的介质就是光密介质。）折射率大的介质就是光密介质。()()（6 6）用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象。）用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象。()()（7 7）医用纤维式内窥镜是利用光的色散现象。）医用纤维式内窥镜是利用光的色散现象。()()【思考辨析】分析：分析：数码相机是一种利用电子传感器把光学影像转换成数码相机是一种利用电子传感器把光学影像转换成电子数据的照相机，不是利用光的全反射原理，（电子数据的照相机，不是利用光的全反射原理，（1 1）错）错误；单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，频率不误；单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，频率不变，波长变短，（变，波长变短，（2 2）错误；彩虹是因为阳光在水滴中折射）错误；彩虹是因为阳光在水滴中折射形成的，（形成的，（3 3）错误；折射率的大小由介质本身和光的频率）错误；折射率的大小由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关，（共同决定，与入射角、折射角的大小无关，（4 4）错误；）错误；分析：数码相机是一种利用电子传感器把光学影像转换成光密介质和光疏介质是相对而言的，同一种介质，相对光密介质和光疏介质是相对而言的，同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质，（质，（5 5）错误；用分光镜观测光谱是利用不同色光折射）错误；用分光镜观测光谱是利用不同色光折射率不同从而产生色散现象，（率不同从而产生色散现象，（6 6）正确；光导纤维传输信）正确；光导纤维传输信号是利用光的全反射现象，（号是利用光的全反射现象，（7 7）错误。）错误。光密介质和光疏介质是相对而言的，同一种介质，相对于其他不同的考点考点 1 1 折射定律的理解和应用折射定律的理解和应用【考点解读】【考点解读】（1 1）折射定律描述折射现象中同一平面）折射定律描述折射现象中同一平面“三线与两角三线与两角”的关的关系，由系，由 可知，入射角可知，入射角i i越大，折射角越大，折射角r r也越大，光线偏也越大，光线偏折程度也越大。折程度也越大。解题解题技巧技巧考点 1 折射定律的理解和应用解题技巧(2)(2)几何光学问题的解答思路：几何光学问题的解答思路：几何光路作图几何光路作图a.a.定入射光线、入射点。定入射光线、入射点。b.b.找界面、作法线找界面、作法线(若界面为曲面找其切面若界面为曲面找其切面)。c.c.画入射角、折射角画入射角、折射角(光线光线)。根据折射定律、几何关系列式运算。根据折射定律、几何关系列式运算。(2)几何光学问题的解答思路：(3)(3)各种光具对光路的改变规律各种光具对光路的改变规律类别类别项目项目平行玻璃砖平行玻璃砖三棱镜三棱镜圆柱体（球）圆柱体（球）结构结构玻璃砖上下表面玻璃砖上下表面是平行的是平行的横截面为三角横截面为三角形的三棱镜形的三棱镜横截面是圆横截面是圆(3)各种光具对光路的改变规律类别平行玻璃砖三棱镜圆柱体（球类别类别项目项目平行玻璃砖平行玻璃砖三棱镜三棱镜圆柱体（球）圆柱体（球）对光线对光线的作用的作用通过平行玻璃砖通过平行玻璃砖的光线不改变传的光线不改变传播方向，但要发播方向，但要发生侧移生侧移通过三棱镜的通过三棱镜的光线经两次折光线经两次折射后，出射光射后，出射光线向棱镜底面线向棱镜底面偏折偏折圆界面的法线是圆界面的法线是过圆心的直线，过圆心的直线，经过两次折射后经过两次折射后向圆心偏折向圆心偏折类别平行玻璃砖三棱镜圆柱体（球）对光线类别类别项目项目平行玻璃砖平行玻璃砖三棱镜三棱镜圆柱体（球）圆柱体（球）应应 用用测定玻璃的折测定玻璃的折射率射率全反射棱镜，全反射棱镜，改变光的传播改变光的传播方向方向 改变光的传改变光的传 播方向播方向 类别平行玻璃砖三棱镜圆柱体（球）应 用测定玻璃的折射率(4)(4)应用近似法求解视深应用近似法求解视深一般瞳孔的线度一般瞳孔的线度d=2d=23 mm3 mm，因此，因此i i和和r r都非常小，如图所示，都非常小，如图所示，则则sinitani=sinitani=，sinrtanr=sinrtanr=。由折射定律由折射定律 ，得视深公式，得视深公式 ，同理可得视高公式同理可得视高公式h=nhh=nh0 0。(4)应用近似法求解视深【典例透析【典例透析 1 1】如图所示，半圆玻如图所示，半圆玻璃砖的半径璃砖的半径R=9 cmR=9 cm，折射率为，折射率为n=n=直径直径ABAB与屏幕垂直并接触于与屏幕垂直并接触于A A点。点。激光激光a a以入射角以入射角i=30i=30射向半圆玻射向半圆玻璃砖的圆心璃砖的圆心O O，结果在水平屏幕，结果在水平屏幕MNMN上出现两个光斑。上出现两个光斑。（1 1）作出光路图（不考虑光沿原路返回）；）作出光路图（不考虑光沿原路返回）；（2 2）求两个光斑之间的距离；）求两个光斑之间的距离；（3 3）改变入射角，使屏幕）改变入射角，使屏幕MNMN上只剩一个光斑，求此光斑离上只剩一个光斑，求此光斑离A A点点的最长距离。的最长距离。【典例透析 1】如图所示，半圆玻【解题探究】【解题探究】（1 1）通过作图明确）通过作图明确_、_，据此作出反，据此作出反射光线和折射光线。射光线和折射光线。（2 2）临界问题是光恰好发生）临界问题是光恰好发生_。【解析】【解析】（1 1）光路图如图所示：）光路图如图所示：（2 2）设折射角为）设折射角为r r，根据折射定，根据折射定律律 ,解得解得:r=60:r=60由几何由几何知识得两个光斑知识得两个光斑PQPQ之间的距离：之间的距离：cm cm法线法线入射角入射角全反射全反射【解题探究】（1）通过作图明确_、_，据(3)i(3)i增大的过程中，此光斑离增大的过程中，此光斑离A A最远时，恰好发生全反射，最远时，恰好发生全反射，i=Ci=CsinsinC C=此时此时答案：答案：（1 1）见解析）见解析 （2 2）cm cm （3 3）12.7 cm12.7 cm(3)i增大的过程中，此光斑离A最远时，恰好发生全反射，i=【总结提升】【总结提升】光的折射问题的规范求解光的折射问题的规范求解1.1.一般解题步骤一般解题步骤（1 1）根据题意准确作出光路图，注意作准法线。）根据题意准确作出光路图，注意作准法线。（2 2）利用数学知识找到入射角或折射角。）利用数学知识找到入射角或折射角。（3 3）利用折射定律列方程。）利用折射定律列方程。2.2.应注意的问题应注意的问题（1 1）根据折射定律和入射光线画出折射光线，找到入射角和）根据折射定律和入射光线画出折射光线，找到入射角和折射角，要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线折射角，要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角。的夹角。【总结提升】光的折射问题的规范求解（2 2）应用公式）应用公式 时，一定要确定准哪个角在分子上，时，一定要确定准哪个角在分子上，哪个角在分母上。哪个角在分母上。（3 3）注意在折射现象中，光路是可逆的。）注意在折射现象中，光路是可逆的。（2）应用公式 时，一定要确定准哪个角在分子上，【变式训练】【变式训练】如图所示，如图所示，半圆形玻璃砖半径半圆形玻璃砖半径R=cmR=cm，其直，其直径径ABAB竖直立于水平屏幕上并接触于竖直立于水平屏幕上并接触于B B点，激光束点，激光束a a以入射角以入射角i=i=3030射向玻璃砖的圆心射向玻璃砖的圆心O O，在屏幕上，在屏幕上M M点出现光斑，测得点出现光斑，测得M M到到B B的的距离距离x=5 cmx=5 cm，求玻璃砖的折射率。，求玻璃砖的折射率。【变式训练】如图所示，半圆形玻璃砖半径R=cm，其【解析】【解析】连接连接OMOM，如图所示，如图所示，根据几何关系可知，折射角根据几何关系可知，折射角r=60r=60，所以，所以 。答案：答案：【解析】连接OM，如图所示，【变式备选】【变式备选】如图所示，一束激如图所示，一束激光从光从O O点由空气射入厚度均匀的点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上表介质，经下表面反射后，从上表面的面的A A点射出。已知入射角为点射出。已知入射角为i i，A A与与O O相距相距l，介质的折射率为，介质的折射率为n n，试求介质的厚度，试求介质的厚度d d。【解析】【解析】设折射角为设折射角为r r，根据折射定律有，根据折射定律有 ；由几何关系；由几何关系可得可得l=2dtanr=2dtanr，解得，解得 。答案：答案：【变式备选】如图所示，一束激考点考点 2 2 全反射及其应用全反射及其应用【考点解读】【考点解读】1.1.全反射的成因分析全反射的成因分析（1 1）几何光学角度）几何光学角度光从光疏介质射入光密介质时，入射角大于折射角，因此光光从光疏介质射入光密介质时，入射角大于折射角，因此光线从光疏介质进入光密介质，无论入射角多大，都不会发生全线从光疏介质进入光密介质，无论入射角多大，都不会发生全反射现象。反射现象。光从光密介质射入光疏介质时，入射角小于折射角，随着入光从光密介质射入光疏介质时，入射角小于折射角，随着入射角变大，折射角也变大，当折射角达到射角变大，折射角也变大，当折射角达到9090时发生全反射现时发生全反射现象。全反射现象是光的折射现象的特例。象。全反射现象是光的折射现象的特例。解题解题技巧技巧考点 2 全反射及其应用解题技巧（2 2）光强角度）光强角度 （2）光强角度 2.2.全反射的有关现象及应用全反射的有关现象及应用(1)(1)现象：海水浪花呈白色、玻璃（水）中气泡看起来特别亮、现象：海水浪花呈白色、玻璃（水）中气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起来沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起来“水淋淋水淋淋”、海市蜃楼、钻、海市蜃楼、钻石的夺目光彩、水下灯照不到整个水面、全反射棱镜等。石的夺目光彩、水下灯照不到整个水面、全反射棱镜等。2.全反射的有关现象及应用（2 2）光导纤维）光导纤维结构：简称光纤，是一种透明结构：简称光纤，是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有几微米的玻璃纤维丝，直径只有几微米到一百微米之间，由内芯和外套到一百微米之间，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，即内芯是光密介两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，即内芯是光密介质，外套是光疏介质。质，外套是光疏介质。原理：光导纤维是利用光的全反射原理对信号传输的。原理：光导纤维是利用光的全反射原理对信号传输的。优点：光纤传输具有质地轻、传光效率高、抗机械振动、耐优点：光纤传输具有质地轻、传光效率高、抗机械振动、耐腐蚀、能量损耗小、保密性强、通讯容量大等特点。腐蚀、能量损耗小、保密性强、通讯容量大等特点。（2）光导纤维【典例透析【典例透析2 2】(2013(2013新新课标全国卷全国卷)图示示为一光一光导纤维(可可简化化为一一长玻璃玻璃丝)的示意的示意图,玻璃玻璃丝长为L,L,折射率折射率为n,ABn,AB代代表端面。已知光在真空中的表端面。已知光在真空中的传播速度播速度为c c。(1)(1)为使光使光线能从玻璃能从玻璃丝的的ABAB端面端面传播到另一端面播到另一端面,求光求光线在端在端面面ABAB上的入射角上的入射角应满足的条件足的条件;(2)(2)求光求光线从玻璃从玻璃丝的的ABAB端面端面传播到另一端面所需的最播到另一端面所需的最长时间。【典例透析2】(2013新课标全国卷)【解【解题探究】探究】解答本解答本题需明确以下两点需明确以下两点:(1)(1)光从光密介光从光密介质射到光疏介射到光疏介质发生全反射的条件是入射角生全反射的条件是入射角_临界角。界角。(2)(2)光在光在传输过程中可利用速度的分解或程中可利用速度的分解或_进行行处理。理。大于或等于大于或等于等效思想等效思想【解题探究】解答本题需明确以下两点:大于或等于等效思想【解析】【解析】(1)(1)设光线在端面设光线在端面ABAB上上C C点的入射角为点的入射角为i i，折射角为，折射角为r r，由折射定律有由折射定律有sini=nsinr sini=nsinr 设光线射向玻璃丝内壁设光线射向玻璃丝内壁D D点的入射角为点的入射角为，为了使该光线可在，为了使该光线可在光导纤维中传播，应有光导纤维中传播，应有 式子中，式子中，是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角，它满足是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角，它满足nsin=1 nsin=1 由几何关系得由几何关系得+r=90 +r=90 由由式得式得 【解析】(1)设光线在端面AB上C点的入射角为i，折射角为r(2)(2)光在玻璃丝中传播速度的大小为光在玻璃丝中传播速度的大小为 光速在玻璃丝轴线方向的分量为光速在玻璃丝轴线方向的分量为v vz z=vsin =vsin 光线从玻璃丝端面光线从玻璃丝端面ABAB传播到其另一个端面所需时间为传播到其另一个端面所需时间为 光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面ABAB传播到其另一端面所需时间最长，由传播到其另一端面所需时间最长，由式得式得答案：答案：(1)(1)入射角应满足入射角应满足 (2)(2)(2)光在玻璃丝中传播速度的大小为 【总结提升】【总结提升】解答全反射类问题的技巧解答全反射类问题的技巧（1 1）根据题意画出光的折射或恰好发生全反射的光路图。）根据题意画出光的折射或恰好发生全反射的光路图。（2 2）作图时找出具有代表性的光线，如符合边界条件的临界）作图时找出具有代表性的光线，如符合边界条件的临界光线等。光线等。（3 3）利用平面几何知识分析线、角关系，找出入射角、折射）利用平面几何知识分析线、角关系，找出入射角、折射角或临界角。注意入射角、折射角均以法线为标准。角或临界角。注意入射角、折射角均以法线为标准。（4 4）以刚好发生全反射的光线为比较对象，来判断光线是否）以刚好发生全反射的光线为比较对象，来判断光线是否发生全反射，从而画出其他光线的光路图。发生全反射，从而画出其他光线的光路图。【总结提升】解答全反射类问题的技巧【变式式训练】(2014(2014福州模福州模拟)某科技某科技馆内放有一个半径内放有一个半径为R R的半的半圆柱形透明体柱形透明体,其其俯俯视图如如图。为估估测该透明体的折射率透明体的折射率,某同学某同学进行如下行如下实验:用激光笔从右用激光笔从右侧沿沿垂直于直径垂直于直径ABAB方向朝透明体射入方向朝透明体射入单色光色光,保持入射方向不保持入射方向不变,入射点由入射点由圆心心O O处缓慢向慢向A A处移移动,可可观测到到光从光从圆弧面射出的弧面射出的强强度逐度逐渐减弱。当入射点到达减弱。当入射点到达C C处时,恰好看恰好看不到光束从不到光束从圆弧面上弧面上D D处射出射出,测得得OC=0.6ROC=0.6R0 0,则透明体的折射率透明体的折射率为()【变式训练】(2014福州模拟)某科技馆【解析】【解析】选选D D。当入射点到达。当入射点到达C C处时，恰好看不到光束从圆弧面处时，恰好看不到光束从圆弧面上上D D处射出，此时的处射出，此时的CDOCDO等于临界角，等于临界角，故选故选D D。【解析】选D。当入射点到达C处时，恰好看不到光束从圆弧面考点考点 3 3 折射率与光的色散折射率与光的色散【考点解读】【考点解读】1.1.对折射率的进一步理解对折射率的进一步理解(1)(1)对于折射率，可以从几何光学和物理光学两方面描述，即对于折射率，可以从几何光学和物理光学两方面描述，即 ,n ,n是连接几何光学和物理光学的桥梁，是连接几何光学和物理光学的桥梁，只只是定义式，或者说是定义式，或者说 的比值能反映的比值能反映n n的大小，但的大小，但n n的大小与的大小与i i、r r无关，不同介质无关，不同介质n n不同。不同。拓展拓展延伸延伸考点 3 折射率与光的色散拓展延伸(2)n(2)n的大小由介质和光的频率共同决定，光的色散说明不同频的大小由介质和光的频率共同决定，光的色散说明不同频率的色光在同一介质中传播时的速率不同，折射率不同，该介率的色光在同一介质中传播时的速率不同，折射率不同，该介质对频率较高的色光的折射率大，对频率较低的色光的折射率质对频率较高的色光的折射率大，对频率较低的色光的折射率小。小。它反映了介质对光线的偏折能力，它反映了介质对光线的偏折能力，n n越大，偏折能力越大。越大，偏折能力越大。(2)n的大小由介质和光的频率共同决定，光的色散说明不同频2.2.对光的色散的进一步认识对光的色散的进一步认识（1 1）不同颜色的光频率不同，在同一种介质中的折射率、光速）不同颜色的光频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同。要理解和确定这些也不同，发生全反射现象的临界角也不同。要理解和确定这些关系可从三棱镜对光的色散入手，熟记红、橙、黄、绿、蓝、关系可从三棱镜对光的色散入手，熟记红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光的折射率依次增大的顺序，再由靛、紫七色光的折射率依次增大的顺序，再由 ，等公式，就可以确定同种介质对不同颜色（频率）的光等公式，就可以确定同种介质对不同颜色（频率）的光的折射关系，也就能确定光速、波长、临界角间的关系。的折射关系，也就能确定光速、波长、临界角间的关系。2.对光的色散的进一步认识靛、紫七色光的折射率依次增大的顺序（2 2）七种色光的比较）七种色光的比较颜色颜色红红 橙橙 黄黄 绿绿 蓝蓝 靛靛 紫紫频率频率低低高高同一介质折射率同一介质折射率n n小小大大偏折角偏折角小小大大光在同一介质中的速率光在同一介质中的速率v v大大小小临界角临界角C C大大小小波长波长长长短短（2）七种色光的比较颜色红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫频率低【典例透析【典例透析3 3】(2013(2013海南高考海南高考)如如图,三棱三棱镜的横截面的横截面为直角三角形直角三角形ABC,A=ABC,A=30,AC30,AC平行于光屏平行于光屏MN,MN,与光屏的距离与光屏的距离为L L。棱棱镜对红光的折射率光的折射率为n n1 1,对紫光的折射率紫光的折射率为n n2 2。一束很。一束很细的白光由棱的白光由棱镜的的侧面面ABAB垂垂直射入直射入,直接到达直接到达ACAC面并射出。画出光路示意面并射出。画出光路示意图,并并标出出红光和光和紫光射在光屏上的位置。求紫光射在光屏上的位置。求红光和紫光在光屏上的位置之光和紫光在光屏上的位置之间的的距离。距离。【典例透析3】(2013海南高考)如图,【解【解题探究】探究】解答本解答本题需明确以下三点需明确以下三点:(1)(1)光由棱光由棱镜的的侧面面ABAB垂直射入垂直射入,入射角入射角为_。(2)(2)作出在作出在ACAC面折射面折射时的光路的光路图,依据依据_得到入射角与得到入射角与出射角的关系。出射角的关系。(3)(3)据三角函数关系得据三角函数关系得红光和紫光在光屏上的位置之光和紫光在光屏上的位置之间的距的距离。离。折射定律折射定律零零【解题探究】解答本题需明确以下三点:折射定律零【解析】【解析】光路如图所示：光路如图所示：红光和紫光在红光和紫光在ACAC面上的入射角相同，设为面上的入射角相同，设为i i，折射角分别为，折射角分别为r r1 1和和r r2 2，它们射到屏上的位置离，它们射到屏上的位置离O O 点的距离分别为点的距离分别为d d1 1和和d d2 2。由折。由折射定律得射定律得n n1 1sini=sinrsini=sinr1 1 n n2 2sini=sinrsini=sinr2 2 【解析】光路如图所示：由几何关系得由几何关系得i=A i=A d d1 1=Ltanr=Ltanr1 1 d d2 2=Ltanr=Ltanr2 2 联立以上各式并利用题给条件得，红光和紫光在光屏上的位联立以上各式并利用题给条件得，红光和紫光在光屏上的位置之间的距离为置之间的距离为答案：答案：见解析见解析由几何关系得i=A 【总结提升】【总结提升】光的全反射和色散问题的分析方法光的全反射和色散问题的分析方法（1 1）首先应清楚不同色光的折射率、偏向角及临界角：）首先应清楚不同色光的折射率、偏向角及临界角：七种色光发生折射时，紫光偏折最大，红光偏折最小；发生全七种色光发生折射时，紫光偏折最大，红光偏折最小；发生全反射时紫光的临界角最小，红光的临界角最大。反射时紫光的临界角最小，红光的临界角最大。（2 2）分析光的传播，作出光路图，比较不同色光的偏折情况。）分析光的传播，作出光路图，比较不同色光的偏折情况。（3 3）据不同色光的临界角，分析传播过程中出现的临界问题。）据不同色光的临界角，分析传播过程中出现的临界问题。【总结提升】光的全反射和色散问题的分析方法【变式式训练】(2013(2013福建高考福建高考)一束由一束由红、紫两色光、紫两色光组成的复色成的复色光光,从空气斜射向玻璃三棱从空气斜射向玻璃三棱镜。下面四幅。下面四幅图中能正确表示中能正确表示该复复色光色光经三棱三棱镜折射分离成两束折射分离成两束单色光的是色光的是()【解析】【解析】选选B B。光射向三棱镜经两次折射向底边偏折。光射向三棱镜经两次折射向底边偏折,紫光折射紫光折射率最大率最大,向底边偏折多向底边偏折多,B,B对对,A,A、C C、D D错。错。【变式训练】(2013福建高考)一束由红、紫两色光组成的复【资源平台】【资源平台】全反射的实际应用全反射的实际应用被称为被称为“光纤之父光纤之父”的华裔物理学家高锟，由于在光纤传输信的华裔物理学家高锟，由于在光纤传输信息研究方面做出了巨大贡献，与两位美国科学家共获息研究方面做出了巨大贡献，与两位美国科学家共获20092009年诺年诺贝尔物理学奖。光纤由内芯和外套两层组成。某光纤内芯的折贝尔物理学奖。光纤由内芯和外套两层组成。某光纤内芯的折【资源平台】全反射的实际应用射率为射率为n n1 1，外套的折射率为，外套的折射率为n n2 2，其剖面如图所示。在该光纤内，其剖面如图所示。在该光纤内芯和外套分界面上发生全反射的临界角为芯和外套分界面上发生全反射的临界角为6060，为保证从该光，为保证从该光纤一端入射的光信号都不会通过外套纤一端入射的光信号都不会通过外套“泄漏泄漏”出去，求内芯的出去，求内芯的折射率折射率n n1 1的最小值。的最小值。射率为n1，外套的折射率为n2，其剖面如图所示。在该光纤内芯【规范解答】【规范解答】如图所示，由题意可知，在内芯和外套分界面上如图所示，由题意可知，在内芯和外套分界面上要发生全反射，当在端面上的入射角要发生全反射，当在端面上的入射角i i最大（最大（i im m=90=90）时，折）时，折射角射角r r也最大，在内芯与外套分界面上的入射角也最大，在内芯与外套分界面上的入射角ii最小，如此最小，如此时入射角等于临界角，则恰能保证信号不会通过外套时入射角等于临界角，则恰能保证信号不会通过外套“泄泄漏漏”，这时，这时iiminmin=C=90=C=90r rm m得得r rm m=30=30【规范解答】如图所示，由题意可知，在内芯和外套分界面上在端面上在端面上i im m=90=90时，由时，由 得得n n1 1=2=2所以，当所以，当n n1 1=2=2时在所有情况中从端面入射到光纤中的信号恰好时在所有情况中从端面入射到光纤中的信号恰好都不会通过外套都不会通过外套“泄漏泄漏”出去。出去。答案：答案：2 2在端面上im=90时，由 得n1=21.1.如图，一束单色光射入一玻璃球如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为体，入射角为6060。已知光线在玻。已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为璃的折射率为()()A.B.1.5 C.D.2A.B.1.5 C.D.21.如图，一束单色光射入一玻璃球【解析】【解析】选选C C。作出光路图。作出光路图。A A、C C为折射点，为折射点，B B为反射点，作为反射点，作ODOD平行于入射光线，故平行于入射光线，故AOD=COD=60AOD=COD=60，所以，所以OAB=30OAB=30，玻璃的折射率，玻璃的折射率，故选故选C C。【解析】选C。作出光路图。2.(20142.(2014泉州模泉州模拟)折射率折射率n=n=的直角玻璃三棱的直角玻璃三棱镜截面如截面如图所示所示,一条光一条光线从从ABAB面入射面入射,入射角入射角为i(i(图中未中未标出出),ab),ab为其折其折射光射光线,ab,ab与与ABAB面的面的夹角角=60=60。则()A.i=45,A.i=45,光在光在ACAC面上不面上不发生全反射生全反射B.i=45,B.i=45,光在光在ACAC面上面上发生全反射生全反射C.i=30,C.i=30,光在光在ACAC面上不面上不发生全反射生全反射D.i=30,D.i=30,光在光在ACAC面上面上发生全反射生全反射2.(2014泉州模拟)折射率n=的直角玻璃三棱镜截【解析】【解析】选选B B。如图所示，。如图所示，ABAB面的折射角面的折射角r=30r=30，据，据n=n=可得可得i=45i=45，选项，选项C C、D D错误；在错误；在ACAC面入射角为面入射角为6060，大于临界，大于临界角，光在角，光在ACAC面上发生全反射，选项面上发生全反射，选项A A错误，错误，B B正确。正确。【解析】选B。如图所示，AB面的折射角r=30，据n=3.3.如图所示，一束光从空气垂直射到如图所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的直角棱镜的ABAB面上，已知棱镜材料的面上，已知棱镜材料的折射率为折射率为 ，则这束光进入棱镜后，则这束光进入棱镜后的光路图应为下面四个图中的的光路图应为下面四个图中的()()3.如图所示，一束光从空气垂直射到【解析】【解析】选选D D。由。由sinCsinC 可知可知C=45C=45，光射到斜面的入射角，光射到斜面的入射角为为6060，发生全反射，发生全反射，A A错；射到水平界面入射角是错；射到水平界面入射角是3030，发，发生折射的同时也反射，且折射角大于入射角，生折射的同时也反射，且折射角大于入射角，B B、C C错，错，D D对。对。【解析】选D。由sinC 可知C=45，光射到斜面的入4.4.如图，半圆形玻璃砖置于光屏如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQPQ的左下方。一束白光沿半径方的左下方。一束白光沿半径方向从向从A A点射入玻璃砖，在点射入玻璃砖，在O O点发生反射和折射，折射光在光屏上呈点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带。若入射点由现七色光带。若入射点由A A向向B B缓慢移动，并保持白光沿半径方向缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到入射到O O点，观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消点，观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是()A.A.减弱、紫光减弱、紫光 B.B.减弱、红光减弱、红光C.C.增强、紫光增强、紫光 D.D.增强、红光增强、红光4.如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半径方【解析】【解析】选选C C。由于入射点由。由于入射点由A A向向B B缓慢移动，入射角增大，因缓慢移动，入射角增大，因此反射光增强，折射光减弱，此反射光增强，折射光减弱，A A、B B错，紫光折射率大，临界角错，紫光折射率大，临界角小，因此在光屏上最先消失的是紫光，小，因此在光屏上最先消失的是紫光，C C对对,D,D错，故选错，故选C C。【解析】选C。由于入射点由A向B缓慢移动，入射角增大，因5.(20125.(2012新新课标全国卷全国卷)一玻璃立方体中心有一点状光源。今一玻璃立方体中心有一点状光源。今在立方体的部分表面在立方体的部分表面镀上不透明薄膜上不透明薄膜,以致从光源以致从光源发出的光出的光线只只经过一次折射不能透出立方体。已知一次折射不能透出立方体。已知该玻璃的折射率玻璃的折射率为 ,求求镀膜的面膜的面积与立方体表面与立方体表面积之比的最小之比的最小值。5.(2012新课标全国卷)一玻璃立方体中心有一点状光源。【解析】【解析】将题干所描述的光现象的立体图转化为平面图将题干所描述的光现象的立体图转化为平面图,考虑考虑从玻璃立方体中心从玻璃立方体中心O O发出的一条光线发出的一条光线,假设它斜射到玻璃立方体假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射上表面发生折射,如图所示如图所示,根据折射定律有根据折射定律有nsin=sinnsin=sin式中式中,n,n是玻璃的折射率是玻璃的折射率,入射角等于入射角等于,是折射角。是折射角。【解析】将题干所描述的光现象的立体图转化为平面图,考虑从玻璃现假设现假设A A点是上表面表面积最小的不透明薄膜边缘上的一点。点是上表面表面积最小的不透明薄膜边缘上的一点。由题意，在由题意，在A A点刚好发生全反射，故点刚好发生全反射，故 设线段设线段OAOA在立方体上表面的投影长为在立方体上表面的投影长为R RA A，由几何关系有，由几何关系有 式中式中a a为玻璃立方体的边长。由为玻璃立方体的边长。由式得式得 现假设A点是上表面表面积最小的不透明薄膜边缘上的一点。由题意由题给数据得由题给数据得 由题意，上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应是以由题意，上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应是以R RA A为半径为半径的圆。所求的镀膜面积的圆。所求的镀膜面积SS与玻璃立方体的表面积与玻璃立方体的表面积S S之比为之比为 由由得得答案：答案：由题给数据得