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第,3,讲光的折射全反射,基础落实,考点突破,基础落实,知识点一光的折射定律折射率,1,折射现象：,光从一种介质进入另一种介质时，在界面上传播方向,_,的现象如图所示,发生改变,2,折射定律,(1),折射定律内容：折射光线与入射光线、法线处在,_,内，折射光线与入射光线分别位于,_,的两侧；入射角的正弦与,_,的正弦成正比,(2),表达式：,n,12,，式中,n,12,是比例系数,(3),在光的折射现象中，光路是,_,的,同一平面,法线,折射角,可逆,3,折射率,(1),定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的,_,与折射角的,_,的比值,(,2),定义式：,n,_.,(3),物理意义：折射率,n,反映介质的光学特性，不能说,n,与,sin,1,成正比，与,sin,2,成反比，,n,由介质本身的光学性质和光的,_,决定,正弦,正弦,频率,知识点二全反射光导纤维,1,光密介质与光疏介质,介质,光密介质,光疏介质,折射率,大,小,光速,小,大,相对性,若,n,甲,n,乙,，则甲是,_,介质,若,n,甲,0),近年来，人们针对电磁波某些频段设计的人工材料，可以使折射率为负值,(n0),，称为负折射率介质电磁波从正折射率介质入射到负折射率介质时，符合折射定律，但折射角为负，即折射线与入射线位于法线同侧，如图,1,所示点波源,S,发出的电磁波经一负折射率平板介质后，在另一侧成实像如图,2,所示，其中光线,SO,垂直于介质平板，则图中画出的,4,条折射线,(,标号为,1,、,2,、,3,、,4),之中，正确的是,(,),A,1,B,2,C,3,D,4,答案：,D,解析：,由题中的材料可知，点波源发出的电磁波经一负折射率介质时，折射光线和入射光线应位于法线的同侧，则,AB,错误；又要求在介质平板另一侧成实像，而光线,3,所成的像是从介质中折射出的光线的反向延长线与,SO,的交点，该像应是虚像，所以,C,错误；由题意可知折射光线,4,符合题意，,D,正确,练,2,河中有条小鱼，某时刻小鱼的实际深度为,H,，一人从水面正上方往水中看，他感觉到的小鱼的深度为多大？,(,设水的折射率为,n),解析：,如图所示，设小鱼在,S,处，从鱼身上反射的光线,SO,垂直水面射出，射出的另一条光线,SO,1,与,SO,间的夹角很小，则,2,、,1,为一组对应的入射角和折射角，,1,、,2,均很小由数学知识可知,sin,1,tan,1,sin,2,tan,2,由折射定律得,n,，则,h,.,答案：,考点二光的,全反射,师生,共研,1,解答全反射类问题的技巧,(1),要抓住发生全反射的两个条件：,光必须从光密介质射入光疏介质；,入射角大于或等于临界角,(2),利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键且在作光路图时尽量与实际相符,2,求解光的折射与全反射问题的,“,两点,”,提醒,(1),如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象,(2),当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射,题型,1,|,全反射条件的理解及规律的应用,例,2,打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将,OP,、,OQ,边与轴线的夹角,切割在,1,2,，光线一定在,OP,边发生全反射,B,若,1,2,，光线会从,OQ,边射出,C,若,1,，光线会从,OP,边射出,D,若,1,，光线会在,OP,边发生全反射,答案：,D,解析：,作出,1,2,时的光路如图所示由图中几何关系有,i,1,90,，,2,90,i,1,90,i,2,180,，即,i,1,i,2,2,.,则有,i,2,3,90,，可见,越大时,i,2,越大、,i,1,越小要使光线在,OP,上发生全反射，应有,i,1,C,，即,90,C,；要使光线在,OQ,上发生全反射，应有,i,2,C,，即,30,.,可见在,OP,边和,OQ,边都发生全反射时应满足,1,30,90,C,2,时一定有,90,C,，光线一定不会在,OP,边上发生全反射，同时也一定有,30,，即光线若能射在,OQ,边上，一定会发生全反射，故,A,、,B,错误当,1,时，一定有,90,C,，即光线一定在,OP,边发生全反射，,C,错误，,D,正确,题型,2,|,光的折射和全反射的综合应用,例,3,2020,新高考,卷,(,多选,),截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示,DE,为嵌在三棱镜内部紧贴,BBCC,面的线状单色可见光光源，,DE,与三棱镜的,ABC,面垂直，,D,位于线段,BC,的中点图乙为图甲中,ABC,面的正视图三棱镜对该单色光的折射率为,，只考虑由,DE,直接射向侧面,AACC,的光线下列说法正确的是,(,),A,光从,AACC,面出射的区域占该侧面总面积的,B,光从,AACC,面出射的区域占该侧面总面积的,C,若,DE,发出的单色光频率变小，,AACC,面有光出射的区域面积将增大,D,若,DE,发出的单色光频率变小，,AACC,面有光出射的区域面积将减小,答案：,AC,解析：,由全反射临界角与折射率的关系,sin,C,可知，临界角为,45,，即光线垂直,BC,方向射出在,AC,面恰好发生全反射，由几何知识可知光从,AA,C,C,面出射的区域占该侧面总面积的,，所以,A,项正确，,B,项错误；若,DE,发出的单光色频率减小，则折射率,n,随之减小，由,sin,C,可知，其临界角增大，所以,AA,C,C,面有光出射的区域面积将增大，,C,项正确，,D,项错误,练,3,2020,浙江,1,月,如图所示，一束光与某材料表面成,45,角入射，每次反射的光能量为入射光能量的,k,倍,(0k1,所以，从,DB,范围入射的光折射后在,BC,边上发生全反射，反射光线垂直射到,AC,边，,AC,边上全部有光射出,设从,AD,范围入射的光折射后在,AC,边上的入射角为,，如图,(b),所示由几何关系有,90,2,由,式和已知条件可知,n,sin,1,即从,AD,范围入射的光折射后在,AC,边上发生全反射，反射光线垂直射到,BC,边上设,BC,边上有光线射出的部分为,CF,，由几何关系得,CF,AC,sin 30,AC,边与,BC,边有光出射区域的长度的比值为,2,答案：,2,考点三光的色散及光路控制,问题,师生,共研,1,各种色光的比较,颜色,红橙黄绿青蓝紫,频率,低,高,同一介质中的折射率,小,大,同一介质中速度,大,小,波长,大,小,通过棱镜的偏折角,小,大,临界角,大,小,双缝干涉时的条纹间距,大,小,2.,平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体,(,球,),对光路的控制,类别,项目,平行玻璃砖,三棱镜,圆柱体,(,球,),结构,玻璃砖上下表面是平行的,横截面为三角形,横截面是圆,对光线,的作用,通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移,通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底边偏折,圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折,应用,测定玻璃的折射率,全反射棱镜，改变光的传播方向,改变光的传播方向,例,4,如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中,a,、,b,、,c,三种色光，下列有关说法正确的是,(,),A,c,光的频率最高,B,在真空中,c,光的波长最长,C,玻璃对,c,光的折射率最大,D,在三棱镜中的,c,光传播速度最小,解析：,根据光的色散规律可知，,a,光的频率最高，选项,A,错误；,c,的频率最小，故在真空中,c,光的波长最长，选项,B,正确；由题图可知，玻璃对,a,光的折射率最大，选项,C,错误；在三棱镜中,c,光传播速度最大，选项,D,错误,答案：,B,练,6,2021,安徽皖南八校联考,(,多选,),频率不同的两束单色光,1,和,2,以相同的入射角从同一点射入一厚平行玻璃砖，单色光,1,、,2,在玻璃砖中折射角分别为,30,和,60,，其光路如图所示，下列说法正确的是,(,),A,.,射出折射光线,1,和,2,一定是平行光,B,单色光,1,的波长大于单色光,2,的波长,C,在玻璃中单色光,1,的传播速度大于单色光,2,的,传播速度,D,图中单色光,1,、,2,通过玻璃砖所需的时间相等,答案：,AD,解析：,光线在玻璃砖上表面的折射角等于在下表面的入射角，由光路可逆性原理可知，出射光线的折射角等于入射光线的入射角，因此出射光线,1,和,2,相互平行，,A,正确在上表面，单色光,1,比单色光,2,偏折程度大，则单色光,1,的折射率大，频率大，波长短，,B,错误根据,v,知，单色光,1,在玻璃砖中的传播速度小，,C,错误设入射角为,i,，单色光,1,、单色光,2,折射角分别为,1,30,，,2,60,，由,n,，光在玻璃中传播距离,l,，光在玻璃中的传播速度,v,，可知光在玻璃中传播时间,t,又,sin 2,1,sin 60,，,sin 2,2,sin 120,，所以单色光,1,与单色光,2,通过玻璃砖所需时间相等，,D,正确,练,7,(,多选,),直线,P,1,P,2,过均匀玻璃球球心,O,，细光束,a,、,b,平行且关于,P,1,P,2,对称，由空气射入玻璃球的光路如图所示，,a,、,b,光相比,(,),A,玻璃对,a,光的折射率较小,B,玻璃对,a,光的临界角较小,C,b,光在玻璃中的传播速度较小,D,b,光在玻璃中的传播时间较短,答案：,AC,解析：,由图可知,a,、,b,两入射光线的入射角,i,1,i,2,，折射角,r,1,r,2,，由折射率,n,知玻璃对,b,光的折射率较大，选项,A,正确；设玻璃对光的临界角为,C,，,sin,C,，,a,光的临界角较大，故选项,B,错误；光在介质中的传播速度,v,，则,a,光的传播速度较大，,b,光的传播速度较小，故选项,C,正确；,b,光的传播速度小，且通过的路程长，故,b,光在玻璃中传播的时间长，故选项,D,错误,考点四光的折射、全反射在生活、生产、科技中的应用,1,2021,浙江名校联考,(,多选,),某大学研制出了正六棱柱,“,隐形衣,”,有同学将正六棱柱放进装满水的透明鱼缸，向着棱的方向看，可以看到鱼缸另一侧的大学校徽；用一支铅笔穿过正六棱柱中心轴线的孔洞，再向棱方向观察，铅笔插进孔洞的那段消失不见了,(,如图甲所示，图乙为光路说明图,),，关于此实验说法正确的是,(,),A,隐形的原理是光发生了全反射,B,光由水进入该介质，折射角,大,于,入射角,C,隐形的原理是光被介质吸收了,D,光在该介质中的传播速度,大于,在,水中的传播速度,答案：,BD,解析,：,隐形的原理是光发生了折射，不是全反射，,A,错误；由光路图可知光由水进入该介质，折射角大于入射角，,B,正确；隐形的原理是光被介质折射后绕过了铅笔，,C,错误；因光在该介质中的折射角大于在水中的入射角，可知光在该介质中的速度大于在水中的速度,D,正确,2,如图所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、集市、庙宇等出现在空中，沙漠里有时也会看到远处的水源、仙人掌近在咫尺，这就是,“,蜃景,”,下列有关,“,蜃景,”,的说法中错误的是,(,),A,海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小,B,沙面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小,C,A,是,“,蜃景,”,，,B,是景物,D,C,是,“,蜃景,”,，,D,是景物,答案：,B,解析：,沙漠里下层空气温度比上层高，故沙漠地表附近的空气折射率从下到上逐渐增大，远处的景物发出的光线射向沙漠地表时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入下层的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回空气，人们逆着光线看去，就会看到倒立的景物，从而产生了沙漠,“,蜃景,”,现象海面上的上层空气的温度比下层空气的温度高，故海面上的上层空气的折射率比下层空气的折射率要小，近处的景物反射的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较小的上一层的入射角增大到临界角时，就会发生全反射现象，光线就会从高空的空气层返回折射率较大的下一层，从而产生,“,蜃
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