高考物理一轮复习讲义第14章第1课时　光的折射 全反射（教师版）.doc

考情分析

试题情境

生活实践类

全反射棱镜、光导纤维、增透膜、偏振滤光片、激光等

学习探究类

折射定律、全反射、测量玻璃的折射率、光的干涉现象、光的衍射、光的偏振现象、用双缝干涉测量光的波长

第1课时光的折射、全反射

目标要求1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律。2.掌握发生全反射的条件并会用全反射的条件进行相关计算。

考点一折射定律折射率

1．折射定律

(1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。

(2)表达式：eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12(n12为比例常数)。

2．折射率

(1)定义式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)。

(2)折射率与速度的关系式：n＝eq\f(c,v)。因为vc，所以任何介质的折射率都大于1。

说明：①关系式n＝eq\f(c,v)中的n是指介质相对于真空的折射率，即绝对折射率。

②折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。

a．同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小；

b．同一种光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。

1．无论是光的折射，还是反射，光路都是可逆的。(√)

2．入射角越大，折射率越大。(×)

3．若光从空气射入水中，它的传播速度一定增大。(×)

4．根据n＝eq\f(c,v)可知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比。(√)

例1(2023·河北石家庄市一模)如图所示，一束激光照射在横截面为正方形的透明玻璃柱上，光线与横截面平行，则透过玻璃柱的光线可能是图中的()

A．①B．②C．③D．④

答案C

解析根据折射定律有n＝eq\f(sini1,sinr1)，且n1，解得i1r1，所以折射光线向右偏折；根据折射定律有n＝eq\f(sini1,sinr1)，n＝eq\f(sini2,sinr2)，根据几何关系可知r1＝r2，解得i1＝i2，所以出射光线与入射光线平行，故选C。

平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点

平行玻璃砖

三棱镜

圆柱体(球)

对光路的控制特点

通过平行玻璃砖后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，出射光线向棱镜底面偏折

圆界面的法线是过圆心的直线，光线经过两次折射后向圆心偏折

例2(多选)(2023·湖北荆门市龙泉中学三模)日晕是一种常见的大气光学现象，如图甲所示。太阳光线经卷层云中同一冰晶的两次折射，分散成单色光，形成日晕。冰晶截面可看作正六边形。如图乙所示为一束紫光在冰晶上的折射光路，θ1为冰晶上的入射角，θ2为经过第一个界面的折射角，θ3为光线离开冰晶的折射角，θ4为出射光相对入射光的偏转角。下列说法中正确的是()

A．在冰晶内红光的传播速度比紫光的小

B．若θ1＝θ3＝60°，则冰晶对紫光的折射率为eq\r(3)

C．保持入射角不变，将紫光改为红光，偏转角将增大

D．若红光和紫光均能使同一金属发生光电效应，紫光照射产生的光电子的最大初动能大

答案BD

解析由于红光的折射率小于紫光的折射率，根据v＝eq\f(c,n)，可知在冰晶内红光的传播速度比紫光的大，故A错误；若题图乙中紫光满足θ1＝θ3＝60°，根据几何关系可知θ2＝30°，则折射率为n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，代入数据解得n＝eq\r(3)，故B正确；保持入射角不变，将紫光改为红光，因紫光的折射率大于红光的折射率，则偏转角将减小，故C错误；根据光电效应方程有Ekm＝hν－W0可知，由于红光频率小于紫光频率，且红光和紫光均能使同一金属产生光电效应，则紫光对应的光电子最大初动能一定比红光的大，故D正确。

例3(2023·陕西咸阳市模拟)如图所示，透明玻璃体的上半部分是半球体，下半部分是圆柱体，半球体的半径为R，O为半球体的球心。圆柱体的底面半径和高也为R，现有一半径为eq\f(\r(3),2)R的圆环形平行光垂直于圆柱体底面射向半球体，OO1为圆光环的中心轴线，所有光线经折射后恰好经过圆柱体下表面圆心O1点，光线从O1点射出后在玻璃体下方的水平光屏上形成圆形亮环，光屏到圆柱体底面的距离为R，光在真空中的传播速度为c。求：

(1)透明玻璃体的折射率；

(2)光从入射点传播到光屏所用的时间。

答案(1)eq\r(3)(2)eq\f(5R,c)

解析(1)作出光路图如图所示，

设光线的入射角为α，出射角为β，则由几何关系可得

Rsinα＝eq\f(\r(3),2)R，解得α＝60°

由几何关系可知β＝30°

由折射定律可知n＝eq\f(sinα,sinβ)＝eq\r(3)

(2)光在透明玻璃体中