2025高考物理一轮复习讲义 第1讲　光的折射　全反射.docVIP

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。

考点一光的折射定律和折射率

1.光的折射定律

如图所示，入射光线、折射光线和法线在eq\o(□,\s\up1(1))同一平面内，入射光线与折射光线分居eq\o(□,\s\up1(2))法线的两侧；入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数。

2.折射率

(1)定义：在物理学中，把光从eq\o(□,\s\up1(3))真空射入某种介质发生折射时，入射角的eq\o(□,\s\up1(4))正弦值与折射角的eq\o(□,\s\up1(5))正弦值的比，叫作这种介质的折射率。

(2)定义式：n＝eq\o(□,\s\up1(6))eq\f(sinθ1,sinθ2)。

(3)计算公式：n＝eq\f(c,v)。因为vc，所以任何介质的折射率都eq\o(□,\s\up1(7))大于1。

(4)当光从真空(或空气)斜射入某种介质时，入射角eq\o(□,\s\up1(8))大于折射角；当光由介质斜射入真空(或空气)时，入射角eq\o(□,\s\up1(9))小于折射角。

【判断正误】

1.无论是光的折射，还是反射，光路都是可逆的。(√)

2.若光从空气射入水中，它的传播速度一定增大。(×)

3.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。(√)

1.对折射率的理解

(1)公式n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角。

(2)折射率与入射角的大小无关，与介质的密度无关，光密介质不是指密度大的介质。

(3)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。

(4)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率不变。

2.光路的可逆性

在光的折射现象中，光路是可逆的。如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射。

如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O点，经折射后在水槽底部形成一光斑P。已知入射角α＝53°，水的折射率n＝eq\f(4,3)，真空中光速c＝3.0×108m/s，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。

(1)求激光在水中传播的速度大小v；

(2)打开出水口放水，求水放出过程中光斑P移动的距离x与水面下降距离h的关系。

解析：(1)由于v＝eq\f(c,n)

代入数据解得v＝2.25×108m/s。

(2)打开出水口后，光路图如图所示，设水原来深度为H，折射角为β，由折射定律有n＝eq\f(sinα,sinβ)，解得sinβ＝eq\f(sinα,n)＝0.6

由几何关系有htanα＋(H－h)tanβ＝x＋Htanβ

代入数据解得x＝eq\f(7,12)h。

答案：(1)2.25×108m/s(2)x＝eq\f(7,12)h

eq\a\vs4\al()

“三步”巧解光的折射问题

(1)根据题意画出正确的光路图。

(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准。

(3)利用折射定律、折射率公式求解。

【对点训练】

1.(对折射率的理解)(多选)如图所示，两束不同频率的平行单色光a、b从水射入空气(空气折射率为1)发生如图所示的折射现象(α＜β)，下列说法正确的是()

A.水对a的折射率比水对b的折射率小

B.在水中的传播速度va＞vb

C.在空气中的传播速度va＞vb

D.当a、b入射角为0°时，光线不偏折，但仍然发生折射现象

解析：AB由于α＜β，所以折射率na＜nb，由于n＝eq\f(c,v)知，在水中的传播速度va＞vb，a、b在空气中的传播速度都接近光速c，A、B正确，C错误；当a、b入射角为0°时，光线不偏折，不发生折射现象，D错误。

2.(光的折射定律的应用)如图所示，圆心角为60°、半径为R的扇形AOB为透明柱状介质的横截面，一束平行于角平分线OM的单色光经由界面OA射入介质，折射光线平行于OB且恰好射向M(不考虑反射光线，已知光在真空中的传播速度为c)。求：

(1)介质的折射率；

(2)光在介质中的传播时间。

解析：(1)光路图如图所示。

由几何知识得i＝60°，θ＝30°

故得r＝30°

介质的折射率n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)。

(2)设光在介质中的路程为s，由E作EN垂直于OM，由几何关系知在直角△ENM中θ＝30°，则

s＝eq\x\to(EM)＝eq\f(\