1、第3单元 光的折射 全反射,填一填,1定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生 ，这种现象叫光的折射 2光的折射定律：折射光线跟 光线和 在同一平面内， 光线和 光线分别位于 的两侧， 的正弦跟 的正弦之比是一个常数,1折射率：光从 射入 发生折射时， i的正弦与 r的正弦的比值n，叫做这种介质的折射率,3与传播速率的关系：n .,1全反射现象：光从 介质入射到 介质的分界面上时，光全部反射回 介质的现象,3发生全反射的条件： (1)光由 介质射向 介质； (2)入射角 临界角 4光导纤维：实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到一百微米之间，在内芯和外套的界面上发生
2、 (如图所示),1三棱镜：横截面为三角形的三棱柱透明体为棱镜棱镜有使光线向 偏折的作用 横截面是 三角形的棱镜为全反射棱镜 2光的色散：白光通过三棱镜后，出射光束变为红、 、黄、 、蓝、靛、 七色光的光束，这种现象叫光的色散 3同一种介质对不同色光的折射率不同，对 光的折射率最小，对 光的折射率最大,练一练 1(2015余姚月考)观察者看见太阳从地平线升起时，关于太阳位置的下列叙述中正确的是( ) A太阳位于地平线之上 B太阳位于地平线之下 C太阳恰位于地平线 D大气密度不知，无法判断 【解析】 太阳光由地球大气层外的真空射入大气层时要发生折射，根据折射定律，折射角小于入射角，折射光线进入观察
3、者的眼睛，观察者认为光线来自它的反向延长线这样使得太阳的实际位置比观察者看见的太阳位置偏低 【答案】 B,【答案】 ABC,3(2014福建理综，13)如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是( ),【解析】 光束沿玻璃砖半径射向O点，在界面处入射角大于临界角时，发生全反射，小于临界角时，在空气中的折射角大于入射角，A正确，C错误；当光束由空气射向玻璃砖时，由发生全反射的条件可知B错误；在玻璃中的折射角应小于入射角，D错误 【答案】 A,4很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折
4、射现象，下列光路图中正确的是( ),【解析】 红光、蓝光都要发生反射，红光的折射率较小，所以红光发生全反射的临界角较蓝光大，蓝光发生全反射时，红光不一定发生，故C正确 【答案】 C,考点一 对折射率、折射定律的理解及应用 考点梳理,典例应用,【解题指导】 1.射向圆柱(球)表面的光线，圆心与入射点的连线即为法线，过入射点的切线即为界面 2由圆的有关知识确定边角关系 3由折射定律确定折射率(或有关关系式),考点二 光的全反射的理解及应用 考点梳理 1全反射的理解 (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)光的全反射现象遵循光的反射定律，光路是可逆的 (3
5、)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，不发生折射当折射角等于90时，实际上就已经没有折射光了,(4)全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射 2全反射的有关现象及应用 (1)海水浪花呈白色、玻璃(水)中气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起来“水淋淋”的、海市蜃楼、钻石的夺目光彩、水下灯照不到整个水面、全反射棱镜等,(2)光导纤维： 结构：简称光纤，是一种透明的玻璃纤维丝，直
6、径在几微米到一百微米之间，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，即内芯是光密介质，外套是光疏介质 原理：光在光纤的内芯中传播，每次射到内、外层的界面上时，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射,典例应用,【解题探究】 解答此题的关键是画好恰好发生全反射的临界光线，再利用几何关系和全反射的条件进行计算,(2014四川理综，3)如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则( ) A小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球 B小球所发的光能从水面任何区域射出 C小球所发的光从水中进入空气后频率变大 D小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大,【答案】 D,考点三 对色
7、散现象的理解及应用 考点梳理 1光的色散现象：白光(或复色光)通过三棱镜后会出现由各单色光组成的按一定次序排列的彩色光带，这种现象叫色散，彩色光带叫光谱(如图所示),2原理：棱镜对不同单色光的折射率不同，即红光折射率最小，紫光折射率最大，所以在入射角相同时，紫光比红光偏折程度大 3各种色光的比较,典例应用,A屏上c处是紫光 B屏上d处是红光 C屏上b处是紫光 D屏上a处是红光,【解题指导】 1.根据所给信息确定折射率随波长的变化关系 2根据各种色光的波长，确定经过三棱镜后的偏折程度,【答案】 D,(2013海南卷，16(2)如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，A30，AC平行于光屏MN，与
8、光屏的距离为L.棱镜对红光的折射率为n1，对紫光的折射率为n2.一束很细的白光由棱镜的侧面AB垂直射入，直接到达AC面并射出画出光路示意图，并标出红光和紫光射在光屏上的位置；求红光和紫光在光屏上的位置之间的距离,【解析】 光路如图所示红光和紫光在AC面上的入射角相同，设为i，折射角分别为r1和r2，它们射到屏上的位置离O点的距离分别为d1和d2.由折射定律得 n1sin isin r1 n2sin isin r2 由几何关系得iA d1Ltan r1 d2Ltan r2,考点四 测定玻璃的折射率 考点梳理 一、实验目的测定玻璃的折射率 二、实验原理,三、实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉
9、、量角器、三角板、铅笔 四、实验步骤 1用图钉把白纸固定在木板上 2在白纸上画一条直线aa，并取aa上的一点O为入射点，作过O的法线NN. 3画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针 4在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa对齐，并画出另一条长边的对齐线bb.,5眼睛在bb的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 6移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线OB及出射点O，连接O、O得线段OO. 7用量角器测量入
10、射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2.,五、误差分析 1入射光线和折射光线确定的不准确性 2测量入射角和折射角时的误差 六、注意事项 1玻璃砖应选用厚度、宽度较大的 2大头针应竖直地插在白纸上，且间隔要大些 3实验时入射角不宜过大或过小，一般在1575之间 4玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线 5实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变,记忆口诀 白纸上面画边缘，然后才放玻璃砖； 两针决定入射光，再插一针挡两像； 两针两像成一线，去砖画图是重点； 入射线，折射线，做出法线角出现； 入射角，折射角，不大不小是最好； 拿砖要触毛玻面，插针竖直做实验,典例应用(
11、2012浙江卷)在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示,(1)根据图甲画出完整的光路图； (2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n_(保留3位有效数字)； (3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图乙所示图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和_(填“A”或“B”) 【解析】 (1)连接两大头针1、2所在的点延长线与梯形玻璃砖上表面交于O，再连接两大头针3、4所在的点延长线与梯形玻璃砖下表面交于O，再连接OO，标上箭头以示光线传播方向如甲图所示,
12、行射出，是沿着大头针P4并与B方向平行射出；而光线P1P2将由梯形玻璃砖侧面出射，方向为P3和A的连线 【答案】 (1)如解析中图甲所示 (2)1.51(说明：0.03范围内都可) (3)A,图乙,(2012江苏卷)“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D.在插入第四个大头针D时，要使它_如图是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a是描在纸上的玻璃砖的两个边根据该图可算得玻璃的折射率n_.(计算结果保留两位有效数字),【答案】 挡住C及A、B的像 1.8(1.61.9都算对),模拟题组 1(2015商丘模拟)空气中悬浮着一颗球形小水珠，
13、一缕阳光水平入射，如图所示n甲、n乙和n丙分别表示水对甲光、乙光和丙光的折射率判断以下表述正确的是( ),An甲n乙n丙 B波长的关系甲乙丙 C频率的关系甲乙丙 D光由水珠出射到空气的折射角关系甲乙丙 【解析】 由图可知，丙的折射率最大，甲的折射率最小，选项A错误根据折射率与频率的关系，丙的频率最大，甲的频率最小，选项C正确根据频率与波长的关系，丙的波长最小，甲的波长最大，选项B错误光由水珠出射到空气的折射角关系甲乙丙，选项D错误 【答案】 C,Ai45，光在AC面上不发生全反射 Bi45，光在AC面上发生全反射 Ci30，光在AC面上不发生全反射 Di30，光在AC面上发生全反射,【答案】
14、B,高考题组 3(2014浙江理综，18)(多选)关于下列光学现象，说法正确的是( ) A水中蓝光的传播速度比红光快 B光从空气射入玻璃时可能发生全反射 C在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深 D分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽,【答案】 CD,4(2014重庆理综，11(1)打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角切磨在12，光线一定在OP边发生全反射 B若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,新题快递 5第19届国际泳联跳水世界杯赛在2014年7月19号在上海体育馆展开单人项目争夺光纤通讯网连接了各个运动场馆，为各项比赛提供了安全、可靠的通讯服务若光纤通讯所采用的光导纤维是由内芯和包层两种介质组成，下列说法正确的是( ) A如果用复色光传递信号，不同颜色的光在光纤中传播速度不同 B光导纤维传递光信号是利用光的色散原理 C光由空气进入光导纤维，波长变短，频率升高 D内芯和包层的折射率不同，包层折射率较小,【答案】 AD,课时作业(三十五),本小节结束 请按ESC键返回,
