1、第四章 光的折射第 1 节 光的折射定律1光从一种介质射到它与另一种介质的_时，一部分或全部光会返回到原介质的现象，叫反射现象发生反射现象时，反射光线与入射光线、法线在_内，反射光线与入射光线分别位于法线的_；反射角_入射角这就是光的_2光从一种介质射到它与另一种介质的_时，一部分光进入另一种介质的现象，叫折射现象发生折射现象时，折射光线与入射光线、法线处在_内，折射光线与入射光线分别位于_的两侧；入射角 i 的正弦与折射角 r 的正弦成正比，即_3光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的_与折射角的_之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号 n 表示4关于光的折射现象，说法正确的是
2、( )A光的传播方向发生改变的现象叫光的折射B折射定律是托勒密发现的C人观察盛水容器的底部，发现水变浅了D若光从空气射入液体中，它的传播速度一定增大5若某一介质的折射率较大，那么( )A光由空气射入该介质时折射角较大B光由空气射入该介质时折射角较小C光在该介质中的速度较大D光在该介质中的速度较小6如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越大的介质( )A折射角越大，表示这种介质对光线的偏折作用越大B折射角越大，表示这种介质对光线的偏折作用越小C折射角越小，表示这种介质对光线的偏折作用越大D折射角越小，表示这种介质对光线的偏折作用越小概念规律练知识点一 折射现象的定性分析1假设地球表面不存
3、在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比( )A将提前B将延后C某些区域将提前，在另一些地区将延后D不变2一个人站在湖边，观察离岸一段距离的水下的一条鱼，这个人看到的鱼的位置和鱼在水下真实的位置相比较，下列说法中正确的是( )A在鱼真实位置的正上方某处B在鱼真实位置上方偏向观察者的某处C在鱼真实位置下方偏向观察者的某处D所给条件不足，无法确定观察到的鱼的位置知识点二 对折射率的理解3关于折射率，下列说法正确的是( )A根据 n 可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比sin isin rB根据 n 可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比sin isin rC根据 n 可知，介
4、质的折射率与介质中的光速成反比cvD同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与介质中波长成反比4两束不同频率的单色光 a、b 从空气平行射入水中，发生了如图 1 所示的折射现象()下列结论中正确的是 ( )图 1A在水中的传播速度，光束 a 比光束 b 大B在水中的传播速度，光束 a 比光束 b 小C水对光束 a 的折射率比水对光束 b 的折射率小D水对光束 a 的折射率比水对光束 b 的折射率大方法技巧练折射定律的应用技巧5一半径为 R 的 1/4 球体放置在水平桌面上，球体由折射率为 的透明材料制成现3有一束垂直于过球心 O 的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体
5、后再从竖直表面射出，如图 2 所示已知入射光线与桌面的距离为 R/2.求出射角 r.3图 26一长直杆长 1.5 m，垂直立于底部平坦、水面平静无波的游泳池中，露出水面部分高 0.3 m，当阳光以与水面成 37的夹角入射时，杆在游泳池底部所成的影长为多少？ (已知水的折射率 n .)431关于光的反射与折射，以下说法正确的是( )A光发生反射时，光的传播方向一定改变B光发生反射时，光的传播方向可能偏转 90C光发生折射时，一定伴随着反射现象D光发生反射时，一定伴随着折射现象2如图 3 所示为地球及其大气层，高空有侦察卫星 A 接收到地球表面 P 处发出的光信号，则 A 感知到的发光物应在( )
6、图 3A图中 P 点B图中 P 点靠 M 的一侧C图中 P 点靠 N 的一侧D以上位置都有可能3如图 4 所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形细的单色光束从空气射向柱体的 O点(半圆的圆心)，产生反射光束 1 和透射光束 2.已知玻璃柱的折射率为 ，入射角为 453(相应的折射角为 24)现保持入射光不变，将半圆柱绕通过 O 点垂直于纸面的轴线顺时针转过 15，如图中虚线所示，则( )图 4A光束 1 转过 15B光束 1 转过 30C光束 2 转过的角度小于 15D光束 2 转过的角度大于 154一条光线以 40的入射角从真空射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，折射光线与反射光线
7、的夹角可能是( )A小于 40 B在 50100之间C在 100140之间 D大于 1405有、三种介质，光线的传播方向以及光线与介质分界面的夹角如图 5 所示，由此可以判断( )图 5A光在介质中传播的速度最小B介质的折射率最小C光在介质中的传播速度最大D介质的折射率最大6如图 6 所示，有玻璃三棱镜 ABC，顶角 A 为 30，一束光线垂直于 AB 射入棱镜，从 AC 射出进入空气，测得出射光线与入射光线夹角为 30，则棱镜的折射率为( )图 6A. B.12 22C. D.3337如图 7 所示，两块相同的玻璃直角三棱镜 ABC，两者的 AC 面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介
8、质一单色细光束 O 垂直于 AB 面入射，在图示的出射光线中( )图 7A1、2、3(彼此平行)中的任一条都有可能B4、5、6(彼此平行)中的任一条都有可能C7、8、9(彼此平行)中的任一条都有可能D1、2、3、4、5、6、7、 8、9 中的任一条都有可能8如图 8 所示，半圆玻璃砖的半径 R10 cm，折射率为 n ，直径 AB 与屏幕 MN3垂直并接触于 A 点激光 a 以入射角 r30射向半圆玻璃砖的圆心 O，结果在水平屏幕MN 上出现两个光斑求两个光斑之间的距离 L.图 89一光线以很小的入射角 i 射入一厚度为 d、折射率为 n 的平板玻璃，求出射光线与入射光线之间的距离(i 很小时
9、，sin i i，cos i 1) 第四章 光的折射第 1 节 光的折射定律答案课前预习练1分界面 同一平面 两侧 等于 反射定律2分界面 同一平面 法线 nsin isin r3正弦 正弦4C5D 由 n 可知，光由空气射入介质时的折射角是由折射率 n 和入射角 i 共同决sin isin r定的，所以 A、B 均错由 n 可知，介质的折射率越大，光在该介质中的速度越小，故 C 错，cvD 正确6C 根据折射率的定义 n ，在入射角相同的情况下，折射角越小的介质，其折sin isin r射率越大，该介质对光线的偏折作用越大；反之，折射角越大的介质，其折射率越小， 该介质对光线的偏折作用越小故
10、 C 正确课堂探究练1B假如地球周围没有大气层，太阳光将沿直线传播，如 图所示，在地球上 B 点的人将在太阳到达 A点时看到日出；而地球表面有大气 层时，由于空气的折射率大于 1，并且离地球表面越近，大气层的密度越大，折射率越大，太阳光将沿如图所示 AB 曲线进入在 B 处的人眼中，使在 B 处 的人看到了日出但在 B 处的人认为光是沿直线传播的，认为太阳位于地平线上的 A点，而此时太阳还在地平线以下，相当于日出 时 刻提前了，所以无大气 层时日出的时间将延后点评 将大气层看成数层折射率由上到下 (地球表面)依次增大的均匀介质层叠合而成的；光由折射率较小的介质斜射向折射率较大的介质时，光 线
11、将向法线偏折以上两点即可确定光在大气中的传播情况2B如图所示，人在岸上看离岸一段距离的水下的 鱼，应是从鱼的位置发出的光(实际上是鱼的反射光)，经折射后射入人的眼睛，看到的是 鱼的像把鱼看做一个发光点 S，人看到的是折射光线的反向延长线交于发光点 S 的右上方 S点， 这说明人看到的是鱼的虚像，且位置是偏向右上方，所以选项 B 正确点评 此类题目，要根据题意画出光路图，再根据光路图解决题目中提出的问题3CD 介质的折射率 n 与入射角 i 及折射角 r 的正弦无关，即 A、B 错；介质的折射率与介质的光学性质和光在介质中的速度有关， C 正确；光由一种介质进入另一种介质频率不变，由 n 得折射
12、率与介 质中的波长成反比，D 正确cv 真 f介 f 真介点评 折射率由介质的性质和入射光的 频率共同决定(第 7 节内容)4AC 由公式 n ，可得折射率 navb，A 正确，B 错误点评 折射率是反映介质光学性 质的物理量，它是由介质的性质和入射光的频率共同决定的，同一介质对确定的单 色光而言， 对应的折射率一定，不同介质对同一单色光( 频率一定)的折射率一般是不相同的，折射率是用比值定义的物理量 n ，其中“i”表示光在空sin isin r气中的入射角，在 sin i 一定的条件下，折射率 较大的介质 中，光线的折射角的正弦值 sin r 较小可见，光的折射率表示在折射现象中折射光线相
13、对于入射光 线偏折程度的物理量公式 n 表示了真空中光速 c 和光在介质中的速度 v 与折射率 n 的关系，折射率较cv大的介质中，光速较小560解析 设入射光线与 1/4 球体的交点 为 C，连接 OC，OC 即为入射点的法线因此，图中的角 为入射角过 C 点作球体水平表面的垂 线，垂足为 B.依题意，COBi. 又由OBC 知sin i ，i60.设光线在 C 点的折射角为 r1，由折射定律得 ，由BCOC 32RR 32 sin isin r1 3以上两式得 r130.由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角 i1(如图) 为 30.由折射定律得 ，因此 sin r ，r60.sin
14、 i1sin r1 13 3261.3 m解析 依题意作图如图所示，依据折射定律 n ，得 sin r ，sin isin r sin in sin 5343 35 237，影长 s0.3tan 53 m1.2tan 37 m0.3 m1.2 m1.3 m.43 34方法总结 利用光路图解决光的折射 问题的方法：(1)根据题意画出正确的光路图首先要找到入射的界面，同时准确地作出法线，再根据折射定律和入射光线画出折射光线，找到入射角和折射角，要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，与折射定律 n 中的各量准确对应，sin isin r比如一
15、定要确定准哪个角在分子上、哪个角在分母上(3)利用折射定律 n 、折射率与光速的关系 n 列方程，结合数学三角函数的关系sin isin r cv进行运算课后巩固练1ABC 光发 生反射时，光的传播方向一定改变，有人 认为 当入射角为 0，也就是光线垂直界面入射时，反射角为 零，光 线不改变方向，实际上光的传播方向改变 180，选项 A正确； 当入射角为 45时，反射角也为 45，光的传播方向偏转 90，选项 B 正确；光发生折射时，一定伴随着反射现象，而当发生全反射现象时，只有反射现象而无折射现象，选项 C正确2B 由于大气层的存在，侦 察卫星在 A 处接收到的 P 处发出的光信号的光路大致
16、如图中实线所示，由图可知选项 B 正确，A 、C、D 错误3BC 转动前，光束 1(反射光 线)与入射光线间的夹角为 A45290 ，光束 2(折射光线) 与入射光线间的夹角 为 B45(18024)201.转动后，反射光线与入射光线的夹角 A60 2120 ，根据折射定律， ，得 30，则折射光线与入射光线间sin 60sin 3的夹角为 B60 (180 30)210，因此 AA A30，BBB9，故B、C 项正确4C由 n1 ，得折射角 rn3而 n1sin 45sin 26n 3sin2 40，所以 n1n3即 n2n1n3，B 项对，D 项错由 n1v1n 2v2n 3v3c，可知
17、v2v1v3，A 项对， C 项错 6C 顶角 A 为 30，则光从 AC 面射出时，在玻璃中的入射角 r30.由于出射光线和入射光线的夹角为 30，所以折射角 i60. 由光路可逆和折射率的定义可知n ，C 项正确sin isin r 37B 光束射到 AC 面进入未知的透明介质将发生折射，如何折射需要比较未知介质与玻璃的折射率，若未知介质 折射率大于玻璃， 则折射光偏离水平 线向上；若未知介质折射率小于玻璃，则折射光偏离水平 线向下；还有可能是未知介 质与玻璃的折射率相同，不 发生折射的特殊情形但无论是哪一种可能情形，折射光射到倒立玻璃三棱镜再次折射后一定沿原来的方向射出故 4、5、6 中
18、的任一条都有可能，B 项对 823.1 cm解析 画出如图所示的光路图，设折射角为 i，根据折射定律nsin isin r解得 i60由几何知识得，OPQ 为直角三角形，所以两个光斑 P、Q 之间的距离LPA AQRtan 30Rtan 60解得 L cm23.1 cm40339. in 1dn解析 如图，设光线以很小的入射角 i 入射到平板玻璃表面上的 A 点，折射角为 r，从平板玻璃另一表面上的 B 点射出，设 AC 为入射光线的延长线 ，由折射定律和几何关系可知，它与出射光线平行，过 B 点作 BDAC，交 AC 于 D 点，则 BD 的长度就是出射光线与入射光线之间的距离，由折射定律得n sin isin r由几何关系得BADir ABdcos r出射光线与入射光线之间的距离为 sin(i r) BD AB当入射角 i 很小时，有sin ii，sin rr，sin(ir)ir ，cos r1由此及式得 iBDn 1dn
