人教版高中物理选修3-4第5讲：光的折射 全反射 （学生版）——公主坟陈亚光.docVIP

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光的折射全反射

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1.理解光的折射全反射的定义。

2.能够解决光的全反射的图像和简单计算问题__________________________________

1.折射

（1）遵守折射定律：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两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．即

，为入射角，为折射角，为比例常数.

（2）在折射现象中，光路是可逆的．

（3）折射率：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号表示．

①某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比，即.

②光在不同介质中速度不同，但光在真空中的传播速度总是大于光在其他介质中的传播速度，故任何介质的折射率都大于1．

③两种介质相比较，折射率较大的介质叫做光密介质，折射率较小的介质叫做光疏介质．

2.全反射

（1）全反射：光从光密介质射入光疏介质，同时发生反射和折射，若使入射角逐渐增大，则折射光越来越弱，入射光越来越强，当入射角增大到某一角度时，折射光完全消失，光线全部被反射回原介质，这种现象称为全反射，这时的入射角称为临界角.

（2）发生全反射的条件：光线从光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于临界角．

（3）临界角：光从某种介质射向真空或空气时，发生全反射的临界角与介质的折射率的关系为

.容易看出，介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小.

（4）在运用光的折射定律作光路图和解决实际问题时，要判断是否会发生全反射．光从光疏介质射向光密介质时不会发生全反射，光从光密介质射向光疏介质时，要根据入射角与临界角的大小关系判断能否发生全反射，只有确定未发生全反射的情况下，才能根据折射定律确定入射角或折射角．

（5）全反射棱镜：横截面是等腰直角三角形，在光学仪器里，常用来代替平面镜，改变光的传播方向.

（6）光导纤维

①导光原理：光在内芯和外套的界面上发生全反射，光会在光导纤维内沿锯齿形的路线传播.

②光缆：一束光纤（光导纤维），外面用塑料及其他材料做的保护层包起来，用于激光信号传输.

类型一：折射率

例1一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光，如图示．对于两束单色光来说

A．玻璃对a光的折射率较大

B．a光在玻璃中传播的速度较大

C．b光每个光子的能量较大

D．b光的波长较长

解析：光的频率较大，玻璃对它的折射率越大，从平行板玻璃另一面射出时偏离原传播方向越大，由图可知玻璃对a的折射率较大，对b的折射率较小，即b光频率较小，即波长较长，故AD对．

答案：AD

类型二:光路图

例2如图14—5所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d，当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B．当桶内油的深度等于桶高一半时，在A点沿AB方向看去，看到桶底上的C点，C、B相距d．由此可得油的折射率

n＝_______；光在油中传播的速度v＝_______m/s．（结果可用根式表示）

解析：作出光路图，

sinα＝，sinβ＝＝，

而油的折射率n＝，在油中的光速v＝×107m/s．

答案：/2；6×107

类型三：全反射

例3一束光从空气射向折射率n＝的某种玻璃的表面，如图所示．i代表入射角，则（???）

A.当入射角i=0°时不会发生折射现象

B．无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45°

C．欲使折射角r＝30°，应以i＝60°的角度入射

D．当入射角i＝arctan时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直

题析:当入射角i=0°时光能从空气进入玻璃，故发生了折射，A错误；当入射角是90°时，根据折射定律，解得：r=45°，所以无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45°．B正确；欲使折射角r=30°，根据折射定律，解得：i=45°，故C错误；当，有，设入射角为i，折射角为r，根据折射定律，解得sinr=cosi，所以反射光线跟折射光线恰好互相垂直时，故D正确。

答案：