第1講　光的折射　全反射

7/7課標(biāo)要求備考策略1.通過實驗，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.通過實驗，了解激光的特性。能舉例說明激光技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。實驗十六：測量玻璃的折射率。實驗十七：用雙縫干涉測量光的波長光的折射、全反射是近幾年高考的命題熱點(diǎn)。以實際情景為背景命制的試題，重點(diǎn)考查學(xué)生的建模能力，靈活處理和應(yīng)用有效信息的能力；理解光的折射、全反射規(guī)律，養(yǎng)成規(guī)范的作圖習(xí)慣，有意識地解決相關(guān)實際問題第1講光的折射全反射考點(diǎn)一折射定律的理解與應(yīng)用1.折射定律（1）內(nèi)容：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。（2）如圖所示，表達(dá)式：sinθ1sinθ2＝n2.折射率（1）定義式：n＝sin（2）計算公式：n＝cv。因為v＜c，所以任何介質(zhì)的折射率都

?判斷小題1.無論是光的折射，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.根據(jù)v＝cn可知，光在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)的折射率成反比。（1.對折射率的理解（1）折射率的大小不僅反映了介質(zhì)對光的折射本領(lǐng)，也反映了光在該介質(zhì)中傳播速度的大小，即v＝cn（2）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)。①同一種介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大，傳播速度越小。②同一種光，在不同介質(zhì)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界面上，光線就會逆著原來的入射光線發(fā)生折射。1.【三角形玻璃磚】一塊玻璃磚的橫截面為直角三角形，如圖所示，∠A＝30°，∠ABC＝90°，直角邊AB的長度為l。一束藍(lán)光平行于AB從斜邊AC上的P點(diǎn)射向玻璃磚，AB與BP夾角θ＝60°，光線經(jīng)AC面折射后從BC面上的Q點(diǎn)射出。已知該玻璃磚對藍(lán)光的折射率n＝3，真空中的光速為c，則藍(lán)光從P點(diǎn)傳播到Q點(diǎn)所用時間為（）A.l2cC.lc D.2.【圓形玻璃磚】現(xiàn)要測量一玻璃圓盤的折射率，但是由于手邊沒有角度測量工具，一同學(xué)想到用表盤輔助測量。使一束單色光從11點(diǎn)處水平射入，發(fā)現(xiàn)從7點(diǎn)處水平射出，則玻璃折射率n為（）A.1.5 B.2C.2 D.33.【柱狀玻璃磚】一個柱狀玻璃磚的橫截面如圖所示，它可視為由半徑為R的四分之一圓OPQ與直角三角形OPM組成，∠OPM＝90°，∠OMP＝60°?，F(xiàn)有一束單色光從OM邊上的S點(diǎn)以入射角i＝45°射入玻璃磚，折射光線與OQ平行，再經(jīng)圓弧界面反射后從N點(diǎn)垂直邊界OQ射出。已知光在真空中的速率為c，則（）A.該單色光在玻璃磚材料中的折射率為3B.ON＝32C.OS＝63D.該單色光在玻璃磚材料中的傳播時間為2+4.【液體中的折射】（2022·湖北高考14題）如圖所示，水族館訓(xùn)練員在訓(xùn)練海豚時，將一發(fā)光小球高舉在水面上方的A位置，海豚的眼睛在B位置，A位置和B位置的水平距離為d，A位置離水面的高度為23d。訓(xùn)練員將小球向左水平拋出，入水點(diǎn)在B位置的正上方，入水前瞬間速度方向與水面夾角為θ。小球在A位置發(fā)出的一束光線經(jīng)水面折射后到達(dá)B位置，折射光線與水平方向的夾角也為θ。已知水的折射率n＝43，求（1）tanθ的值；（2）B位置到水面的距離H。嘗試解題考點(diǎn)二光的折射與全反射的綜合問題1.定義：光從介質(zhì)射入介質(zhì)時，當(dāng)入射角增大到某一角度，折射光線，只剩下反射光線的現(xiàn)象。2.條件：①光從介質(zhì)射向介質(zhì)；②入射角臨界角。3.臨界角：折射角等于90°時的入射角。若光從介質(zhì)（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，由n＝sin90°sinC，得sinC＝1n。介質(zhì)的折射率越大4.應(yīng)用：光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維的原理是利用光的全反射（如圖）。?判斷小題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.只要入射角足夠大，就能發(fā)生全反射。（）3.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發(fā)生全反射現(xiàn)象。（）分析綜合問題的基本思路（1）判斷光線是從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)還是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。（2）判斷入射角是否大于或等于臨界角，明確是否會發(fā)生全反射現(xiàn)象。（3）畫出反射、折射或全反射的光路圖，必要時還可應(yīng)用光路的可逆原理畫出光路圖，然后結(jié)合幾何知識推斷和求解相關(guān)問題。【例】電視機(jī)遙控器中有一個用透明介質(zhì)封裝的發(fā)光二極管，如圖（a）所示，它發(fā)出紅外光來控制電視機(jī)的各種功能。一興趣小組找來一個用此種材料制成的半圓柱體，利用插針法測定該透明介質(zhì)的折射率。實驗中用A、B兩個大頭針確定入射光路，C、D兩個大頭針確定出射光路。P和Q分別是入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，且AB⊥MN，如圖（b）所示。測得半圓柱體的半徑R＝5cm，OP＝1cm，DQ＝4cm，D到法線OQ的距離DG＝2cm。已知光速c＝3.0×108m/s。（1）求該透明介質(zhì)的折射率和光在該介質(zhì)中傳播的速度大?。唬?）實際測得封裝二極管的半球直徑d＝5mm，發(fā)光二極管的發(fā)光面是以EF為直徑的發(fā)光圓盤，其圓心位于半球的球心點(diǎn)O，如圖（c）所示。為確保發(fā)光面發(fā)出的紅外光第一次到達(dá)半球面時都不發(fā)生全反射，發(fā)光二極管的發(fā)光面半徑r最大應(yīng)為多大？嘗試解題1.（2023·湖北高考6題）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度為（）A.12d B.22C.d D.2d2.（多選）（2024·九省聯(lián)考河南）如圖，將一平面鏡置于某透明液體中，光線以入射角i＝45°進(jìn)入液體，經(jīng)平面鏡反射后恰好不能從液面射出。此時，平面鏡與水平面（液面）夾角為α，光線在平面鏡上的入射角為β。已知該液體的折射率為2，下列說法正確的是（）A.β＝30° B.β＝37.5°C.若略微增大α，則光線可以從液面射出 D.若略微減小i，則光線可以從液面射出考點(diǎn)三光路控制光的色散現(xiàn)象1.常見元件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橫截面是圓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，出射光線向棱鏡底邊偏折圓界面的法線是過圓心的直線，光線經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折應(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2.各種色光的比較分析顏色紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫頻率ν低→高同一介質(zhì)中的折射率小→大同一介質(zhì)中的速度大→小同一介質(zhì)中的波長大→小通過同一棱鏡的偏折角小→大同一介質(zhì)中的臨界角大→小同一裝置的雙縫干涉條紋間距大→小1.【全反射棱鏡對光路的控制】自行車上的紅色尾燈不僅是裝飾品，也是夜間騎車的安全指示燈，它能把來自后面的光照反射回去。某種自行車尾燈可簡化為由許多整齊排列的等腰直角三棱鏡（折射率n＞2）組成，棱鏡的橫截面如圖所示。一平行于橫截面的光線從O點(diǎn)垂直AB邊射入棱鏡，先后經(jīng)過AC邊和CB邊反射后，從AB邊的O'點(diǎn)射出，則出射光線是（）A.平行于AC邊的光線① B.平行于入射光線的光線②C.平行于CB邊的光線③ D.平行于AB邊的光線④2.【三棱鏡的色散】（多選）如圖所示，從點(diǎn)光源S發(fā)出的一細(xì)束白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面，經(jīng)過三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏的ab間形成一條彩色光帶。下列說法中正確的是（）A.a側(cè)是紅光，b側(cè)是紫光 B.在真空中a側(cè)光的波長小于b側(cè)光的波長C.三棱鏡對a側(cè)光的折射率大于對b側(cè)光的折射率 D.在三棱鏡中a側(cè)光的速率比b側(cè)光小3.【平行玻璃磚的色散】如圖所示，一束可見光穿過平行玻璃磚后，變?yōu)閍、b兩束單色光。如果光束b是藍(lán)光，則光束a可能是（）A.紅光 B.黃光C.綠光 D.紫光蜃景與霓虹【典例1】（2024·江蘇南京模擬）我國唐朝張志和在《玄真子》一書中指出：“背日噴乎水成虹霓之狀”，宋朝蔡卞在《毛詩名物解》中同樣提到：“以水噴日，自側(cè)視之，則暈為紅霓”。上面引述的意思是：背著太陽向空中噴水，從側(cè)面觀察，可以看到霓虹現(xiàn)象。虹是射向水珠的太陽光經(jīng)過兩次折射和一次反射發(fā)生色散形成的，水珠的形狀可看作球形，下列關(guān)于虹的光路正確的是（）聽課記錄【典例2】如圖甲所示，夏天，在平靜無風(fēng)的海面上，向遠(yuǎn)方望去，有時能看到山峰船舶、樓臺、亭閣、集市等出現(xiàn)在遠(yuǎn)方的空中。如圖乙所示，沙漠里有時也會看到遠(yuǎn)處的水源、仙人掌近在咫尺，可望而不可即，這就是“蜃景”。下列有關(guān)蜃