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第3講光的折射全反射 1 折射定律 折射 入射 兩側(cè) 正比 1 內(nèi)容 光線(xiàn)與 光線(xiàn) 法線(xiàn)處在同一平面內(nèi) 折射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)分別位于法線(xiàn)的 入射角的正弦與折射角的正弦成 2 表達(dá)式 n12 式中n12是比例常數(shù) 一 折射定律折射率 2 折射率 1 定義 光從 射入某種介質(zhì) 的正弦與 折射角的正弦之比 叫做介質(zhì)的折射率 2 定義式 n 折射率由介質(zhì)本身的 和光的 決定 3 計(jì)算式 n 因v c 故任何介質(zhì)的折射率總 1 4 意義 反映了介質(zhì)的 折射率大 說(shuō)明光 從真空射入到該介質(zhì)時(shí) 反之偏折小 5 光密介質(zhì)和光疏介質(zhì) 兩種介質(zhì)相比較 折射率大的為 光密介質(zhì) 折射率小的為光疏介質(zhì) 入射角 真空 光學(xué)性質(zhì) 頻率 大于 偏折大 光學(xué)特性 基礎(chǔ)檢測(cè) 1 2014年新課標(biāo)卷 一厚度為h的大平板玻璃水平放置 其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面 在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片 圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線(xiàn)上 已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(xiàn) 不考慮反射 求平板玻璃的折射率 圖D52 二 全反射 1 定義 光從 介質(zhì)射入光疏介質(zhì) 當(dāng) 增大到某一角度時(shí) 折射光線(xiàn)將 只剩下 的現(xiàn)象 2 條件 光從 介質(zhì)射向光疏介質(zhì) 入射角 臨界角 3 臨界角 折射角等于90 時(shí)的入射角 若光從光密介質(zhì) 折射率為n 射向真空或空氣時(shí) 發(fā)生全反射的臨界角為C 則sinC 介質(zhì)的折射率越 發(fā)生全反射的臨界角越 4 應(yīng)用 光導(dǎo)纖維 光密 入射角 消失 反射光線(xiàn) 光密 大于或等于 大 小 基礎(chǔ)檢測(cè) 圖12 3 1 圖D53 考點(diǎn)1折射定律及折射率的應(yīng)用 重點(diǎn)歸納 平行玻璃磚 三棱鏡和圓柱體 球 對(duì)光線(xiàn)的控制作用 典例剖析 例1 2013年海南卷 如圖12 3 2所示 三棱鏡的橫截面為直角三角形ABC A 30 AC平行于光屏MN 與光屏的距離為L(zhǎng) 棱鏡對(duì)紅光的折射率為n1 對(duì)紫光的折射率為n2 一束很細(xì)的白光由棱鏡的側(cè)面A B垂直射入 直接到達(dá)A C面并射出 畫(huà)出光路示意圖 并標(biāo)出紅光和紫光射在光屏上的位置 求紅光和紫光在光屏上的位置之間的距離 圖12 3 2 思維點(diǎn)撥 光的顏色是由光的頻率決定的 同一種介質(zhì)對(duì)不同頻率的光的折射率不同 光的頻率越大 則折射率越大 解 光路如圖12 3 3所示 圖12 3 3 紅光和紫光在A(yíng)C面的入射角相同 設(shè)為i 折射角分別為r1和r2 它們射到屏上的位置離O點(diǎn)的距離分別為d1和d2 由折射角定律得 備考策略 解決光的折射問(wèn)題的思路 1 根據(jù)題意畫(huà)出正確的光路圖 2 利用幾何關(guān)系確定光路中的邊 角關(guān)系 要注意入射角 折射角均以法線(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn) 3 利用折射定律 折射率公式求解 注意 在折射現(xiàn)象中 光路是可逆的 考點(diǎn)練透 1 2014年北京卷 以往 已知材料的折射率都為正值 n 0 現(xiàn)已有針對(duì)某些電磁波設(shè)計(jì)制作的人工材料 其折射率可以為負(fù)值 n 0 稱(chēng)為負(fù)折射率材料 位于空氣中的這類(lèi)材料 入射 角i與折射角r依然滿(mǎn)足 sinisinr n 但是折射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)位 于法線(xiàn)的同一側(cè) 此時(shí)折射角取負(fù)值 現(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負(fù)折射率材料 一束電磁波從其上表面射入 下表面射出 若該材料對(duì)此電磁波的折射率n 1 下列各圖中正確反 映電磁波穿過(guò)該材料的傳播路徑的示意圖是 答案 B 考點(diǎn)2全反射 重點(diǎn)歸納 求解全反射問(wèn)題的一般方法 1 確定光是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì) 3 根據(jù)題設(shè)條件 判定光在傳播時(shí)是否發(fā)生全反射 4 如發(fā)生全反射 畫(huà)出入射角等于臨界角時(shí)的臨界光路 圖 5 運(yùn)用幾何關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進(jìn)行分 析 判斷 運(yùn)算 解決問(wèn)題 典例剖析 例2 2013年新課標(biāo)卷 如圖12 3 4所示為一光導(dǎo)纖維 可簡(jiǎn)化為一長(zhǎng)玻璃絲 的示意圖 玻璃絲長(zhǎng)為L(zhǎng) 折射率為n AB代表端面 已知光在真空中的傳播速度為c 圖12 3 4 1 為使光線(xiàn)能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣?求光 線(xiàn)在端面AB上的入射角應(yīng)滿(mǎn)足的條件 2 求光線(xiàn)從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L(zhǎng) 時(shí)間 思維點(diǎn)撥 光由AB面進(jìn)入玻璃絲發(fā)生折射 由玻璃絲進(jìn)入空氣時(shí) 如果滿(mǎn)足入射角大于或等于臨界角 則發(fā)生全反射 否則再次折射 要求光在玻璃絲中的時(shí)間 畫(huà)出光路圖 結(jié)合幾何關(guān)系 求出光在玻璃絲中傳播的距離即可求得 圖12 3 5 考點(diǎn)練透 圖12 3 6 圖D54 圖D55