第1講　光的折射　全反射

第十三章光學(xué)第1講光的折射全反射匯報人姓名2020/01/011.理解折射率的概念，掌握光的折射定律。2.掌握發(fā)生全反射的條件并會用全反射的條件進(jìn)行相關(guān)計算。學(xué)習(xí)目標(biāo)CONTENTS夯實必備知識研透核心考點提升素養(yǎng)能力目錄添加標(biāo)題單擊此處輸入你的正文，文字是您思想的提煉，請盡量言簡意賅的闡述觀點0102添加標(biāo)題單擊此處輸入你的正文，文字是您思想的提煉，請盡量言簡意賅的闡述觀點01夯實必備知識同一平面1.法線正可逆光學(xué)性質(zhì)2.大于1全部3.光密光疏大于90°小全反射√√×02×√C研透核心考點考點二全反射單擊此處添加文本具體內(nèi)容，簡明扼要的闡述您的觀點。0102考點一折射定律折射率單擊此處添加文本具體內(nèi)容，簡明扼要的闡述您的觀點。03考點三光的折射和全反射的綜合問題單擊此處添加文本具體內(nèi)容，簡明扼要的闡述您的觀點。(2)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無關(guān)。(3)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。(4)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)。同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小。(5)同一種色光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同，但頻率相同?？键c一折射定律折射率2.光路的可逆性在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。如果讓光線逆著原來的折射光線射到界面上，光線就會逆著原來的入射光線發(fā)生折射。例1

如圖1，某潛水員在海中潛水，處于距離海岸7m、海面下4m的E點，潛水員觀察岸上的豎直放置的標(biāo)尺桿F，標(biāo)尺桿F長6m，潛水員能看到桿的一半刻度。已知海面CD到海岸AB的高度為3m，標(biāo)尺桿F到岸邊A點的距離為4m。圖1(1)求海水的折射率為多少？解析光路圖如圖甲所示(2)若由于漲潮海面CD上升了3m與海岸AB平齊，潛水員相對海岸位置不變，則此時能看到的標(biāo)尺桿長度為多少？解析漲潮后的光路圖如圖乙所示。解決光的折射問題的思路(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖。(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、折射角均以法線為標(biāo)準(zhǔn)。(3)利用折射定律求解。(4)注意折射現(xiàn)象中光路的可逆性。C圖2D圖31.解答全反射問題的技巧(1)解答全反射問題時，要抓住發(fā)生全反射的兩個條件：①光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。②入射角大于或等于臨界角。(2)利用好光路圖中的臨界光線，準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵，且在作光路圖時盡量與實際相符。考點二全反射2.全反射規(guī)律的應(yīng)用(1)全反射棱鏡截面是等腰直角三角形的棱鏡(通常是玻璃做成的)叫全反射棱鏡。它的特殊作用一般有如圖4所示的四種情況。(2)光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維簡稱“光纖”，它是非常細(xì)的特制玻璃絲(直徑在幾微米到一百微米之間)，由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的大。圖4C例2

(2023·湖北卷，6)如圖5所示，楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為30°，OP邊上的點光源S到頂點O的距離為d，垂直于OP邊的光線SN在OQ邊的折射角為45°。不考慮多次反射，OQ邊上有光射出部分的長度為(

)圖5C3.光導(dǎo)纖維是利用光的全反射來傳輸光信號的，光導(dǎo)纖維由內(nèi)、外兩種材料制成，內(nèi)芯材料的折射率為n1，外層材料的折射率為n2，如圖6所示的一束光信號與界面夾角為α，由內(nèi)芯射向外層，要想在此界面發(fā)生全反射，必須滿足的條件是(

)A.n1>n2，α大于某一值B.n1<n2，α大于某一值C.n1>n2，α小于某一值D.n1<n2，α小于某一值圖6B4.(2024·廣東茂名模擬預(yù)測)水晶吊燈由許多光源和各種形狀的水晶結(jié)合而成，如圖7所示為某水晶的剖面圖，∠A＝60°，∠B＝∠E＝90°，∠C＝∠D＝150°，一束光線從AB邊射入水晶，入射角∠i＝60°，折射角∠r＝30°，已知光在空氣中的傳播速度為3×108m/s，則下列說法正確的是(

)圖7考點三光的折射和全反射的綜合問題(1)求玻璃磚的折射率；圖8解析光線PQ入射到玻璃磚表面，入射角α＝60°，設(shè)對應(yīng)折射光線QE的折射角為β，如圖所示。(2)現(xiàn)使光線PQ向左平移，求移動多大距離時恰不能使光線從圓弧面射出(不考慮經(jīng)半圓柱內(nèi)表面反射后射出的光)。求解光的折射和全反射問題的思路(1)確定研究的光線該光線一般是入射光線，還有可能是反射光線或折射光線；若研究的光線不明確，根據(jù)題意分析、尋找，如臨界光線、邊界光線等。(2)畫光路圖找入射點，確認(rèn)界面，并畫出法線，根據(jù)反射定律、折射定律作出光路圖，結(jié)合幾何關(guān)系，具體求解。(3)注意兩點從光疏→光密：一定有反射、折射光線從光密→光疏：如果入射角大于或等于臨界角，一定發(fā)生全反射。5.[2022·全國甲卷，34(2)]如圖9，邊長為a的正方形ABCD為一棱鏡的橫截面，M為AB邊的中點。在截面所在的平面，一光線自M點射入棱鏡，入射角為60°，經(jīng)折射后在BC邊的N點恰好發(fā)生全反射，反射光線從CD邊的P點射出棱鏡，求棱鏡的折射率以及P、C兩點之間的距離。圖9解析設(shè)光線在AB面的折射角為θ，則有sin60°＝nsinθ由題知，光線經(jīng)折射后在BC邊的N點恰好發(fā)生全反射，則有01提升素養(yǎng)能力A對點練1折射定律折射率1.(2023·江蘇卷，5)地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，太陽光斜射向地面的過程中會發(fā)生彎曲，下列光路圖中能描述該現(xiàn)象的是(

)A級基礎(chǔ)對點練解析光由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時，折射角小于入射角，由題意知，地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，折射光線越來越靠近法線，則太陽光應(yīng)向下彎曲，故A正確，B、C、D錯誤。C2.如圖1所示，兩細(xì)束平行的單色光a、b射向同一塊上、下表面平行的玻璃磚的上表面，最終都從玻璃磚的下表面射出。已知玻璃對單色光b的折射率較小，那么下列說法中正確的有(

)A.a光束在玻璃磚中傳播速度比b光的大B.從玻璃磚下表面射出后，兩束光不一定平行C.從玻璃磚下表面射出后，兩束光之間的距離一定增大了D.從玻璃磚下表面射出后，兩束光之間的距離可能和射入前相同圖1B圖2A圖3BC5.(多選)(2023·湖南卷，7)一位潛水愛好者在水下活動時，利用激光器向岸上救援人員發(fā)射激光信號，設(shè)激光光束與水面的夾角為α，如圖4所示。他發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)α大于41°時，岸上救援人員才能收到他發(fā)出的激光光束，下列說法正確的是(

)圖4AD6.(多選)如圖5所示，光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和包層兩個同心圓柱體組成，其中心部分是內(nèi)芯，內(nèi)芯以外的部分為包層，光從一端射入，從另一端射出，下列說法正確的是(

)A.內(nèi)芯的折射率大于包層的折射率B.內(nèi)芯的折射率小于包層的折射率C.不同頻率的可見光從同一根光導(dǎo)纖維的一端傳輸?shù)搅硪欢怂玫臅r間相同 D.若紅光以如圖所示角度入射時，恰能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射，則改用紫光以同樣角度入射時，也能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射圖5A對點練3光的折射與全反射的綜合問題7.某同學(xué)從商場購買了一個質(zhì)量分布均勻的透明“水晶球”，如圖6甲所示。該同學(xué)先測出了“水晶球”的直徑d，并標(biāo)記了其中一條水平直徑對應(yīng)的兩端點P、Q，球外某光源發(fā)出的一細(xì)束單色光從球上P點射向球內(nèi)，當(dāng)折射光線與水平直徑PQ成θ角時，出射光線與PQ平行，如圖乙

所示。已知光在真空中的傳播速度為c，下列說

法正確的是(

)圖6A圖7AA.2s B.4s C.6s D.8sB級綜合提升練圖8圖9解析光束由M點射入后發(fā)生折射，經(jīng)BC邊反射后經(jīng)過A點，作出M點關(guān)于BC的對稱點M′，連接M′A交BC于D，光路圖如圖所示。解得r＝30°設(shè)AM間的距離為d，由幾何關(guān)系可知∠ABD＝∠DBM′＝45°，∠AM′M＝15°，則∠BAD＝30°11.(2024·廣東汕頭統(tǒng)考)某同學(xué)在家中找到一個帶底座標(biāo)準(zhǔn)透明玻璃球，用紅色激光筆照射其表面，光的折射和反射使玻璃球顯得流光溢彩、晶瑩剔透。如圖10為該透明玻璃球過球心O的截面圖，球的半徑為R，該同學(xué)用激光沿平行直徑AOB方向照射，發(fā)現(xiàn)當(dāng)激光射到圓