7光的折射及全反射、棱镜及色散
第2讲光的折射及全反射、棱镜及色散
【光的折射及全反射】
一、基本概念
1．折射定律：折射光线与入射光线分居法线两侧，且三线共面，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。
2．折射率：光由真空射入介质，如图sin/sin/
n i r c v
==任何介质的折射率都大于1。
3．临界角：如图6所示，光从水射入空气，折射角变成90°时的入射角，叫做临界角C。1
sin
v
C
n c
==。
4．全反射：当光线从光密介质射到光疏介质的界面上时，如果入射角大于或等于临界角，就会发生折射光完全消失，只产生反射的现象，这种现象叫做全反射。
5．产生全反射的条件：光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角
6．全发射的作用：①光导纤维；②解释现象：水中气泡看起来特别亮，海市蜃楼等。
例１．某水池实际深h，垂直水面往下看，其视深多少？（设水的折射率为n）
例2．水、水晶、金刚石的折射率顺次是：n1=1.33，n2=1.55，n3=2.42.那么,这三种介质对真空的临界角C1、C2、C3的大小关系是（）
A．C1>C2>C3B．C3>C2>C1
C．C2>C3>C1D．C2>C1>C3
例３．如图１所示为一立方体玻璃砖，折射率为，放在空气中一束平行光从立方体的上表面斜射进来，入射角90
a A．无论a角多大，该光线都能从这个侧面射出 B．无论a角多大，该光线都不能从这个侧面射出 C．只有45 a D．只有45 a>D时，该光线才不能从这个侧面射出 二、针对训练 1．光纤通讯是一种现代化通讯手段，光导纤维传递光信号的物理原理是（ ） A ．光的折射； B ．光的衍射 C ．光的干涉 D ．光的全反射 2．如图1所示，玻璃棱镜的截面为等腰三角形，顶角a 为30°，一束光线垂直于ab 面射入棱镜，又从ac 面射出，出射光线与入射光线之间的夹角为30°，则此棱镜材料的折射率是（ ） A ．3 2 C ．2 C D 3．一束光线从折射率为1.5的介质玻璃射向空气，在界面上的入射角为45°则图2四个光路图中，正确的是（ ） 4．对水下的潜水员，下列说法正确的是（ ） A ．由于全反射，看不到水面上的全部景象； B ．能看到水面的面积多大取决于人离水面的深度 C ．能看到水面上的全部景象 D ．潜水员看到岸边的树的位置比实际位置偏低 5．一束光从空气射向折射率为n =的某种玻璃的表面，如图所示，i 代表入射角，则（ ） A ．当45i >D 时会发生全反射现象 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45i = D 的角度入射 D ．当入射角i = 6．把用相同玻璃制成的厚度为d 的正方体a 和半径为d 的半球体b 放在报纸上，且让半球体的凸面向上，从正上方分别观察a 、b 中心处报纸上的字，下面的观察记录中正确的是（ ） A ．a 中的字比b 中的字高 B ．b 中的字比a 中的字高 C ．一样高 D ．a 中的字较没有玻璃时的高，b 中的字和没有玻璃时的一样高 三、高考真题 1．（2004年全国理综，21）发出白光的细线光源ab 长度为o l ，竖直放置，上端a 恰好在水面以下，如下图。现考虑线光源ab 发出的靠近水面法线（图中的虚线）的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以1l 表示红光成的像的长度，2l 表示紫光成的像的长度，则（ ） A ．120l l l << B ．120l l l >> C ．210l l l >> D ．210l l l << 2．（2004年全国新课程，20）如图所示，S 为一在xy 平面内的点光源。一平面镜垂直于xy 平面放置，它与xy 平面的交线为MN ，MN 与x 轴的夹角30θ=D 。现保持S 不动，令平面镜以速度v 沿x 轴正方向运动，则s 经平面镜所成的像（ ） A ．以速度v 沿x 轴正方向运动 B ．以速度v 沿y 轴正方向运动 C ．以速度1 2 v 沿像与S 连线方向向S 运动 D ．以速度v 沿像与S 连线方向向S 运动 3．（2002年新课程，17）如下图所示，一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的放射角为45°，下面四个光路图中，正确的是（ ） 4．（06北京卷·16）水的折射率为n ，距水面深h 处有一个点光源，岸上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的直径为（ ） A ．1 2tan(arcsin h n B ．2tan(arcsin )h n C ．1 2tan(arccos h n D ．2cot(arccos )h n 【棱镜及色散】 一、知识分析 1．棱镜：横截面为三角形的三棱镜，常称为棱镜。 2．棱镜对光线的作用：让一束单色光从空气射向玻璃棱镜的一个侧面，经过两次折射另一个侧面射出时，将向棱镜的底面方的偏折，如图1所示。 （1）两次折射后，后来的传播方向和原来 传播方向的夹角θ即为偏折角。 （2）在入射角相同的情况下，偏折角度θ跟 棱镜材料的折射率有关，折射率越大，偏折角越 大，偏折角的大小还与入射角的大小有关。 （3）光线通过三棱镜后向底面偏折，通过三棱镜看物体，看到的是物体的虚像，向棱镜的顶角方向偏移，如图2所示。 3．全反射棱镜：横截面是等腰直角三角形的棱镜。它在光学仪器里，常用来代替平面镜，改变光的传播方向，其能量损失更小，效果更好。如图3（a）、（b）、（c）为三种常见光学效果。 说明：图（c）中，若入射光线和底面AC平行，则出射光线和底面AC也平行。 4．光的色散：白光通过三棱镜后，在光屏上形成红橙黄绿蓝靛紫的彩色光带。 如图4所示，中间自上而下是橙、黄、绿、蓝色光。 5．折射率与光的频率的关系：在同一介质中，频率越大的光折射率越当各种 色光通过同一介质时，紫光折射率大，红光折射率小。（我们平常说的介质折 射率是对波长为0.5893μm的黄光来说的） 6．折射率与光速及波长的关系：当光从真空进入介质时，频率不足，速度减小，波长减小， sin sin o i c n r v λ λ ===，在同一介质中，频率大的光，速度小，波长短。 二、典型例题 例1．abc 为全反射棱镜，它的主截面是等直角三角形， 如图5甲所示，一束白光垂直射到面上，在ab 面上发生全反射，若光线入射点O 的位保持不变，改变光线的入射方向（不考虑自bc 面反射光线），则（ ） A ．使入射光线按图中所示顺时针方向逐渐偏转，，有色光射出ab 面，则红光将首先射出。 B ．使入射光线按图中所示顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab 面，则紫光光将首先射出。 C ．使入射光线按图中所示逆时针方向逐渐偏转，则红光将首先射出ab 面； D ．使人射光线按图中所示逆时针方向逐渐偏转，则紫光将首先射出ab 面。 例2．如图所示，a 、b 两束不同的单色光平行地从空气射入水中，发生折射a β>则下述结论正确的是（ ） A ．水对光束a 的折射率较大 B ．水中光束b 的速度较小 C ．光束a 的频率较大 D ．若从水中射向空气，光束a 的临界角较光束b 的临界角大 三、针对训练 1．一束白光从顶角为θ的一边以比较大的入射角i 射入并通过三棱镜后，在屏P 上可得到彩色光带，如图7所示，在入射角i 逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩郄光先后全部消失，则（ ） A ．红光最先消失，紫光最后消失 B ．紫光最先消失，红光最后消失 C ．紫光最先消失，黄光最后消失 D ．红光最先消失，黄光最后消失 2．①由c n v = 可知，在同一种介质中，红光的光速___________，紫光的光速_______________，但各种颜色的光在在真空中光速都是3.00×108m/s 。 ②由1 sin C n = 可知，在同一种介质中，红光发生全反射的临界角__________，紫光的临界角____________。 ③光是一种电磁波，当光从真空进入介质时，频率不变，速度减小，波长变短，由sin sin i c n r v ===_________。 （λO 、λ分别为光在真空中和介质中的波长）可知，在同一种介质中，频率较高的光速率较_________，波长较_____________。 3．紫光由折射率为n的棱镜进入空气，则下述结论正确的是（） A．频率为原来的n倍，波长为原来的1/n。 B．波长为原来的n倍，波速为原来的n倍。 C．波速为原来的1/n，波长为原来的n倍。 D．频率为原来的1/n，波长为原来的n倍。 4．如图8所示' OO平行且等距的单OO是半圆柱形玻璃的对称面与纸面的交线，在图内有两细束与' 色光A和B，从玻璃砖射出后相交于' OO下方的P点，由此可以得出的结 论是（） A．A光的玻璃砖中的速度比B光的玻璃砖中的速度小 B．玻璃砖对A光的波长比B光的波长短 C．B光的频率比A光的频率小 D．B光的频率比A光的频率小 5．如图9的三棱镜中，BC面镀有反射膜，一束白斜射入AB面，经棱镜 后在屏幕的bc段形成彩成光带，则b点颜色是________色。（屏幕距棱镜 AC面较近且与AC面平行）。 6．某各餐光在传播过程中，下面说法正确的是（） A．当它的频率不发生改变时，一定是在同种介质中传播； B．当它的速度由小变大时，一定是从光疏介质进入光密介质 C．当它的速度由小变大时，一定是从密度大的介质射向密度小的介质； D．当它的波长由长变短时，一定是从光疏介质进入光密介质 7．平行厚玻璃板放在空气中，一束复色光从玻璃板下表面斜向上射入，经玻璃板后变成a、b两束单色光，如图10所示，比较a、b两束单色光，则（） A．玻璃对a光的折射率较小 B．a光的玻璃中的传播速度较小 C．a的波长较长 D．a光光子的能量较大 8．如图11，半圆形玻璃砖abc，O为圆心，c为圆弧顶点，一束很细的平行白光束沿cO射入玻璃砖，保持光的方向不变，而将玻璃砖沿顺时针方向绕O点转动，则首先在界面ab上发生全反射的应是白光的（） A．红光成价，因为玻璃对红光折射率较大 B．红光成份，因为玻璃对红光折射率较小 C．紫光成价，因为玻璃对紫光折射率较大 D．紫光成价，因为玻璃对紫光折射率较小 四、高考真题 1．（06重庆卷·20）△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜变色底面MN，在棱镜而面OM、ON上反射和折射的情况如图20图所示，由此可知（） A．棱镜内a光的传播速度上b光的小 B．棱镜内a光的传播速度比b光的大 C．a光的频率比b光的高 D．a光的波长比b光的长 2．如15，空气中两条光线，a和b从方框左侧平行射入，其框外光线如图1所示。方框内的两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜。图2给出了两棱镜位置方式的示意图，其中能产生图1效果的是（） 3．（2004年招，16）对于某单色光，玻璃的折射率比水的大，则此单色光在玻璃中传播时（）A．其速度比在水中的大，其波长比在水中的长 B．其速度比在水中的大，其波长比在水中的短 C．其速度比在水中的小，其波长比在水中的短 D．其速度比在水中的小，其波长比在水中的长 4．（2004年江苏物理·9）如图所示，只含黄光和紫光的复色光束PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两光束OA和OB沿如图所示方向射出，则（） A．OA为黄光，OB为紫光 B．OA为紫光，OB为黄光 C．OA为黄光，OB为复色光 D．OA为紫光，OB为复色光 5．（09山东卷）（2）一束单色光由左侧射入装有清水的薄壁圆柱，图2为过轴线的截面图，调整入 射角α，光线拾好在不和空气的界面上发生全反射，已知水的折射率为4 3 ，则α的值为多少。 α 图2 参考答案 【光的折射及全反射】 例1．h n 例2．A 例3．B 二、针对训练 1．D 2．D 3．A 4．AB 5．BCD 6．AD 三、高考真题 1．D 2．D 3．B 4．A 【棱镜及色散】二、典型例题例1．A 例2．D 三、针对训练 1．B 2．①大；小 ②大；小 ③ / λλ；小；小3．B 4．ABC 5．红 6．CD 7．BD 8．C 四、高考真题 1．ABD 2．B 3．C 4．C 5 ．sinα= 页脚内容1 考点一 光的折射和全反射 13．[2015·江苏单科,12B(3)](难度★★)人造树脂是常用的眼镜镜片材料．如图所 示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P 点．已知光 线的入射角为30°，OA ＝5 cm ，AB ＝20 cm ，BP ＝12 cm ，求该人造树脂材 料的折射率n . 14．[2015·山东理综，38(2)](难度★★★)半径为R 、介质折射率为n 的透明圆柱体，过其轴线OO ′的截面如图所示．位于截面所在平面内的一细束光线，以角i 0由O 点入射,折射光线由上边界的A 点射出．当光线在O 点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B 点恰好发生全反射．求A 、B 两点间的距离． 15. [2015·海南单科，16(2)，8分](难度★★★)一半径为R 的半圆柱形玻璃砖，横 截面如图所示．已知玻璃的全反射临界角γ(γ＜π3 )．与玻璃砖的底平面成 (π 2 －γ)角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上．经 柱面折射后，有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直 接从玻璃砖底面射 出．若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光．求底面透光部分的宽度． 16．[2014·新课标全国Ⅱ，34(2)，10分](难度★★★)一厚度为h 的大平板玻璃水 平放置，其下表面贴有一半径为r 的圆形发光面．在玻璃板上 表面放置一半径为R 的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折 射率． 17．[2014·新课标全国Ⅰ，34(2)，9分](难度★★★)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n＝ 2. (1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？ (2)一细束光线在O点左侧与O相距 3 2 R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃 砖射出点的位置． 18．[2014·山东理综，38(2)](难度★★★)如图，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射．已知θ＝15°，BC 边长为2L，该介质的折射率为 2.求： (1)入射角i； (2)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c，可能用到： sin 75°＝6＋2 4或tan 15°＝(2－3)． 19．[2014·江苏单科，12B(3)](难度★★★)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图见题图．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d， 页脚内容2 光的折射与全反射（一）测试 A 卷 一、选择题 1、目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务. 关于光纤通信的下列说法, 正确的是（） A．光纤通信利用光作为载体来传递信息B．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理 C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理D．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝2、如图所示，两束单色光a、b分别照射到玻璃三棱镜AC面上的同一点，且都垂直AB边射出三棱镜（） A．a光的频率高B．b光的波长大C．a光穿过三棱镜的时间短D．b光穿过三棱镜的时间短 3、两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2，已知θ1>θ2 , 用n1、n2分别表示水对两单色光的折射率，v1、v2 分别表示两单色光在水中的传播速度，则（） A．n1< n2，v1 农药残留动态的原位衰减全反射红外光谱表征 作者：姚焱， 张平， 陈绮洁， 刘文峰， 曾娟， 谢建军， 孙莉丽， 王小兰， YAO Yan， ZHANG Ping，CHEN Qi-jie， LIU Wen-feng， ZENG Juan， XIE Jian-jun， SUN Li-li， WANG Xiao-lan 作者单位：姚焱,孙莉丽,王小兰,YAO Yan,SUN Li-li,WANG Xiao-lan(广州大学植物抗逆基因功能研究广州市重点实验室,广州大学生命科学学院,广东 广州 510006)， 张平,陈绮洁,刘文峰,曾娟,ZHANG Ping,CHEN Qi-jie,LIU Wen-feng,ZENG Juan(广州大学化学化工学院,广东广州,510006)， 谢建军,XIE Jian- jun(广东出入境检验检疫局,广东广州,510623) 刊名： 光谱学与光谱分析 英文刊名：Spectroscopy and Spectral Analysis 年，卷(期)：2012,32(12) 被引用次数：1次 参考文献(5条) 1.刘志城;江定心;徐汉虹查看详情 2011(07) 2.郭建辉;杨淑娟;陈丽萍查看详情 2011(05) 3.王苏宁;李冠华;李有志查看详情 2011(04) 4.吴瑾光近代傅里叶变换红外光谱技术及应用 1994 5.查看详情 引证文献(1条) 1.刘文峰.陈绮洁.曾娟.黄丽林.张平乙酰甲胺磷农药的ATR-FTIR定量分析方法研究[期刊论文]-广州大学学报（自然科学版）2013(4) 引用本文格式：姚焱.张平.陈绮洁.刘文峰.曾娟.谢建军.孙莉丽.王小兰.YAO Yan.ZHANG Ping.CHEN Qi-jie.LIU Wen-feng. ZENG Juan.XIE Jian-jun.SUN Li-li.WANG Xiao-lan农药残留动态的原位衰减全反射红外光谱表征[期刊论文]-光谱学与光谱分析 2012(12) 学案正标题 一、考纲要求 1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律. 2.掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算． 二、知识梳理 1.折射定律 (1)内容：如图所示，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的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比． (2)表达式：＝n. (3)在光的折射现象中，光路是可逆的． 2.折射率 (1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量． (2)定义式：n＝. (3)计算公式：n＝，因为v ①含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同． ②三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散． 三、要点精析 1.折射定律及折射率的应用 （1）折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关． （2）折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质． （3）同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小 （4）公式n＝中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中 的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角． 2.对全反射现象的四点提醒 （1）光密介质和光疏介质是相对而言的．同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质． （2）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．（3）在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的． （4）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． 3.全反射的有关现象及应用 （1）海水中浪花呈白色、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、全反射棱镜等都与光的全反射有关． （2）光导纤维 ①结构：简称光纤，是一种透明的玻璃纤维丝，直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； ②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． 4.解决全反射问题的一般方法 （1）确定光是从光密介质进入光疏介质． （2）应用sin C＝确定临界角． （3）根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射． （4）如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图． （5）运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题．5.测定玻璃的折射率 （1）实验原理：用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O′B，确定出O′点，画出折射光线OO′，然后测量出角θ1和θ2，代入公式计算玻璃的折射率． （2）实验器材：白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖．（3）实验过程： ①铺白纸、画线． 第二节光的折射全反射棱镜 一、考点聚焦 ?光的折射，折射定律，折射率。全反射和临界角Ⅱ级要求 ?光导纤维Ⅰ级要求 ?棱镜，光的色散Ⅰ级要求 二、知识扫描 1．光射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种介质时，其传播规律遵循折射定律．折射定律的差不多内容包含如下三个要点：①折射光线、法线、入射光线共面；②折射光线与入射光线分居法线两侧；③入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之 比，即：。 当光从空气〔折射率为1〕射入折射率为的介质时，上式变为： 。折射现象中光路是可逆的。 2．对两种介质来讲，n较大〔即v较小〕的介质称光密介质。光从光密介质 光疏介质，折射角大于入射角。注意：〔1〕光从一种介质进入另一介质时，频率不变，光速和波长都改变。 〔2〕同一介质对频率较大〔速度较小〕的色光的折射率较大。〔3〕光的颜色由频率决定。 3．当光从光密介质射向光疏介质，且入射角不小于临界角时，折射光线将消逝，这一现象叫做光的全反射现象．应用全反射现象举例：〔1〕光导纤维。〔2〕全反射棱镜。 4．假设光从光密介质〔折射率为n〕射向光疏介质〔折射率为 〕时，发生全反射的临界角C可由如下公式求得：。当光从光密介质射向空气〔折 射率为1〕时，求得全反射的临界角的公式又可表为： 5．玻璃制成的三棱镜，其光学特性是：〔1〕单色光从棱镜的一个侧面入射而从另一侧面射出时，将向棱镜的底面偏折。隔着棱镜看到物体的虚像比实际位置向顶角方向偏移。〔2〕复色光通过棱镜，由于各种单色光的折射率不同而显现色散现象，白光色散后形成由红到紫按一定次序排列的光谱。红光通过棱镜时偏折角较小〔因对红光折射率较小〕，紫光偏折射角较大。 三、好题精析 例1：假设地球表面不存在大气层，那么人们观看到的日出时刻与实际存在大气层的情形相比〔〕 A．将提早 B．将延后 C．在某些地区将提早，在另一些地区将延后 D．不变 解析：如图，a是太阳射出的一束光线，由真空射向大气层发生 折射，沿b方向传播到P点，在P处的人便看到太阳。假如没有 大气层，光束使沿a直线传播，同样的时刻在P点便看不到太 阳，须等太阳再上升，使a光束沿b线方向时才能看到太阳， 故没有大气层时看到日出的时刻要比有大气层时延迟． 点评：此题要求考生能够联系实际建立物理模型，并依照光的折 射定律分析推理。 例2：如下图，一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45o，下面四个光路图中，正确的选项是〔〕 图14-2-1 图 14-2-2 第二节 光的折射、全反射 【基础知识再现】 一、光的折射现象 光传播到两种介质的分界面上，一部分光进入另一种介质中，并且改变了原来的传播方向，这种现象叫光的折射。 1、光的折射定律：同样要抓住“三线（入射光线、折射光线、法线）二角（入射角、折射角）。 如图14-2-1所示，光从真空（或空气）进入介质有：n r i =sin sin 2、折射率（n ） 定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i 的正弦跟折射角r 的正弦之比n ，叫做这种介质的折射率。 r i n sin sin = 说明：①折射率是表示光线在透明介质界面上发生偏折程度的物理量，与入射角i 及折射角r 无关。在入射角相同时，对同一种光线、折射率越大，折射光线偏离原方向的程度越大。 ②折射率和光在介质中传播的速度有关。 v c n = 其中s m c /1038?=，v 为介质中光速，n 为介质折射率，总大于1，故光在介质中的速度必小于真空中的光速。 ③在折射现象中，当入射角为?0，折射角也为?0，这是个特殊现象，但仍是折射现象。 二、全反射 光照射到两种介质的界面上，光线全部反射回原介质的现象叫全反射。 发生全反射的条件： 1、从光密介质射向光疏介质。 2、入射角大于或等于临界角C 。n C 1sin = 。 说明：①光密介质和光疏介质是相对的，如酒精相对于水为光密介质，酒精相对于水晶来说是光疏介质。 ②光从光密介质到光疏介质时，折射角大于入射角。光从光疏介质射入到光密介质时，折射角小于入射角。 ③发生全反射时，遵从反射定律及能量守恒。此时折射光的能量已经减弱为零，反射光能量与入射光能量相等。 ④全反射的应用：光导纤维。 三、棱镜、光的色散 1、三棱镜可以改变光的行进方向，起控制光路的作用。三棱镜通过二次折射使光产生较大的偏向角，由于介质对不同的单色光的折射率不同，其中紫光折射率最大，红光折射 率最小，因此当白光射向三棱镜时，紫光偏折最明显，而红光偏折最小，这就形成了如图14-2-2所示的光的色散现象。 光的折射、全反射 一、光的折射 1．折射现象：光从一种介质斜． 射入另一种介质，传播方向发生改变的现象． 2 ．折射定律：折射光线、入射光线跟法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比． 3．在折射现象中光路是可逆的． 二、折射率 1．定义：光从真空射入某种介质 ,入射角的正弦跟折射角的正弦之比,叫做介质的折射率．注意：指光从真空射入介质． 2．公式：n=sini/sin γ0sin 1C v c ='==λλ，折射率总大于1．即n ＞1． 3.各种色光性质比较：红光的n 最小，ν最小，在同种介质中（除真空外）v 最大，λ最大，从同种介质射向真空时全反射的临界角C 最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角．．．和折射角．．． ）。 4．两种介质相比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质． 三、全反射 1．全反射现象：光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象． 2．全反射条件：光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角． 3．临界角公式：光线从某种介质射向真空（或空气）时的临界角为C ，则sinC=1/n=v/c 四、棱镜与光的色散 1.棱镜对光的偏折作用 一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折。 (若棱镜的折射率比棱镜外介质小则结论相反。) 作图时尽量利用对称性(把棱镜中的光线画成与底边平行)。 由于各种色光的折射率不同，因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象，在光屏上形成七色光带（称光谱）（红光偏折最小，紫光偏折最大。）在同一介质中，七色光与下面几个物理量的对应关系如表所示。 光学中的一个现象一串结论 高二【光的折射全反射】练习题 一、选择题(以下每小题均为多项选择题) 1．如图1所示，MN是介质1和介质2的分界面，介质1、2的绝对折射率分别为n1、n2，一束细光束从介质1射向介质2中，测得θ1＝60°，θ2＝30°，根据你所学的光学知识判断下列说法正确的是( ) 图1 A．介质2相对介质1的相对折射率为 3 B．光在介质2中传播的速度小于光在介质1中传播的速度 C．介质1相对介质2来说是光密介质 D．光从介质1进入介质2可能发生全反射现象 E．光从介质1进入介质2，光的波长变短 解析光从介质1射入介质2时，入射角与折射角的正弦之比叫做介质2相 对介质1的相对折射率，所以有n21＝sin 60° sin 30° ＝3，选项A正确；因介质2 相对介质1的相对折射率为3，可以得出介质2的绝对折射率大，因n＝c v ， 所以光在介质2中传播的速度小于光在介质1中传播的速度，选项B正确； 介质2相对介质1来说是光密介质，选项C错误；先从光密介质射入光疏介质时，有可能发生全反射现象，选项D错误；光从介质1进入介质2，光的频率不变，速度变小，由v＝λf可知，光的波长变短，选项E正确。 答案ABE 2．频率不同的的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图2所示，下列说法正确的是( ) 图2 A．单色光1的频率大于单色光2的频率 B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度 C．可能单色光1是红光，单色光2是蓝光 D．无论怎样增大入射角，单色光1和2都不可能在此玻璃板下表面发生全反射 E．若让两束光从同种玻璃射向空气，单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 解析由n＝sin θ sin r 可知，单色光1的折射率大一些，单色光1的频率大于 单色光2的频率，A正确；由v＝c n 知，在玻璃中单色光1的传播速度小于单 色光2的传播速度，B错误；因为红光的折射率小于蓝光，所以C错误；从 空气射向玻璃板的单色光一定能从玻璃中射出，D正确；临界角sin C＝1 n ， 所以让两束光从同种玻璃射向空气，单色光1的临界角小，E正确。 答案ADE 3．如图3所示为一正三角形玻璃砖，边长为l，AO为三角形的中线。现有a、b 两束不同频率的可见细光束垂直于BC边从真空射入该三角形玻璃砖，入射时两束光到O点的距离相等，两束光经玻璃砖折射后相交于中线AO的右侧P 处，则以下判断正确的是( ) 第I 卷（选择题） 请点击修改第I 卷的文字说明 评卷人 得分 一、选择题（题型注释） 1.（单选）如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为（ ） A. 2 B. 1.5 C. 3 D. 2 2. 如图所示是一种折射率3 n 的棱镜。现有一束光线沿MN 方向射到棱镜的AB 面上，入射 角的大小i ＝60°，求： （1）光在棱镜中传播的速率； （2）画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路图，要求写出简要的分析过程。 3.（多选）一束光从空气射向折射率n=2的某种玻璃的表面，则下列说法正确的是:（ ） A ．当入射角大于450时会发生全反射 B ．无论入射角多大，折射角都不会超过450 C ．入射角为450时，折射角为300 D ．当入射角为arctan 2时，反射光线跟折射光线恰好垂直 第II卷（非选择题） 请点击修改第II卷的文字说明 评卷人得分 二、填空题（题型注释） 4.直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB面的夹角α= 60°．已知这种玻璃的折射率n =2，则： ①这条光线在AB面上的的入射角为； ②图中光线ab （填“能”或“不能”）从AC面折射出去． 5.如图所示，一个用透明材料制成的截面为直角三角形的三棱镜ABC．现在有一束单色光从空气中以θ=45°的入射角自直角边AB射入，折射时的偏转角为15°，然后光线射到AC 面而刚好发生了全反射，则这种透明材料的折射率为________，全反射的临界角为_________，角∠A=________. 6.如图所示，用某种透光物制成的直角三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像__________________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3________，P4________.记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°.则该透光物质的折射率n＝________，并在图中画出正确完整的光路图． 评卷人得分 三、实验题（题型注释） 第I卷（选择题） 请点击修改第I卷的文字说明 评卷人得分 一、选择题（题型注释） ~ 1.（单选）如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为（） A. 2 B. 1.5 C. 3 D. 2 2. 如图所示是一种折射率 3 n的棱镜。现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB面上，入 射角的大小i＝60°，求： （ （1）光在棱镜中传播的速率； （2）画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路图，要求写出简要的分析过程。 3.（多选）一束光从空气射向折射率n=2的某种玻璃的表面，则下列说法正确的是:（） A．当入射角大于450时会发生全反射 B．无论入射角多大，折射角都不会超过450 C．入射角为450时，折射角为300 D．当入射角为arctan2时，反射光线跟折射光线恰好垂直 … 第II卷（非选择题） 请点击修改第II卷的文字说明 评卷人得分 二、填空题（题型注释） \ 4.直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB 面的夹角α= 60°．已知这种玻璃的折射率n =2，则： ①这条光线在AB面上的的入射角为； ②图中光线ab （填“能”或“不能”）从AC面折射出去． 5.如图所示，一个用透明材料制成的截面为直角三角形的三棱镜ABC．现在有一束单色光从空气中以θ=45°的入射角自直角边AB射入，折射时的偏转角为15°，然后光线射到AC 面而刚好发生了全反射，则这种透明材料的折射率为________，全反射的临界角为_________，角∠A=________. ? 6.如图所示，用某种透光物制成的直角三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像__________________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3________，P4________.记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°.则该透光物质的折射率n＝________，并在图中画出正确完整的光路图． 评卷人得分 ￥ 三、实验题（题型注释） 考点1 光的折射和全反射 1.（09·全国卷Ⅰ·15） 某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜，两平面镜相互平行，物体距离左镜4m ，右镜8m ，如图所示，物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像与物体的距离是（ B ） A ．24m B ．32m C ．40m D ．48m 解析：本题考查平面镜成像.从右向左在左镜中的第一个像是物体的像距离物体8cm,第二个像是物体在右镜所成像的像,第3个像是第一个像在右镜中的像在左镜中的像距离物体为32cm. 2.（09·全国卷Ⅱ·21）一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC 为直角三角形（AC 边末画出），AB 为直角边∠ABC=45°；ADC 为一圆弧，其圆心在BC 边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P 为一贴近玻璃砖放置的、与AB 垂直的光屏。若一束宽度与AB 边长度相等的平行 光从AB 边垂直射入玻璃砖，则 （ BD ） A. 从BC 边折射出束宽度与BC 边长度相等的平行光 B. 屏上有一亮区，其宽度小于AB 边的长度 C. 屏上有一亮区，其宽度等于AC 边的长度 D. 当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大 解析：本题考查光的折射和全反射.宽为AB 的平行光进入到玻璃中直接射到BC 面,入射角为45o >临界角5 .11 arcsin =θ,所以在BC 面上发生全反射仍然以宽度大小为AB 长度的竖直向下的平行光射到AC 圆弧面上.根据几何关系可得到在屏上的亮区宽度小于AB 的长度,B 对.D 正确。 3.（09·广东物理·14）（1）在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹。彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射，再折射后形成的。光的折射发生在两种不同介质的 上，不同的单色光在同种均匀介质中 不同。 答案：（1）界面，传播速度 4.（09·四川·21）如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r ，外圆半径为R ，R ＝2r 。 第I 卷（选择题） 一、选择题（题型注释） 1.（单选）如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为（ ） A. 2 B. 1.5 C. 3 D. 2 2. 如图所示是一种折射率3 n 的棱镜。现有一束光线沿MN 方向射到棱镜的AB 面上，入射 角的大小i ＝60°，求： （1）光在棱镜中传播的速率； （2）画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路图，要求写出简要的分析过程。 3.（多选）一束光从空气射向折射率n=2的某种玻璃的表面，则下列说法正确的是:（ ） A ．当入射角大于450时会发生全反射 B ．无论入射角多大，折射角都不会超过450 C ．入射角为450时，折射角为300 D ．当入射角为arctan 2时，反射光线跟折射光线恰好垂直 第II卷（非选择题） 二、填空题（题型注释） 4.直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB面的夹角α= 60°．已知这种玻璃的折射率n =2，则： ①这条光线在AB面上的的入射角为； ②图中光线ab （填“能”或“不能”）从AC面折射出去． 5.如图所示，一个用透明材料制成的截面为直角三角形的三棱镜ABC．现在有一束单色光从空气中以θ=45°的入射角自直角边AB射入，折射时的偏转角为15°，然后光线射到AC 面而刚好发生了全反射，则这种透明材料的折射率为________，全反射的临界角为_________，角∠A=________. 6.如图所示，用某种透光物制成的直角三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像__________________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3________，P4________.记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°.则该透光物质的折射率n＝________，并在图中画出正确完整的光路图． 三、实验题（题型注释） 高中物理 【光的折射全反射】典型题 1．(多选)已知介质对某单色光的临界角为θ，则() A．该介质对此单色光的折射率为 1 sin θ B．此单色光在该介质中传播速度为c sin θ(c为真空中光速) C．此单色光在该介质中的波长是真空中波长的sin θ倍 D．此单色光在该介质中的频率是真空中的 1 sin θ 解析：选ABC．介质对该单色光的临界角为θ，它的折射率n＝ 1 sin θ，A正确；此单色 光在介质中的传播速度v＝c n ＝c sin θ，B正确；波长λ＝v f ＝c sin θ c λ0 ＝λ0sin θ，C正确；光的频率是由光源决定的，与介质无关，D错误． 2．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是() A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大 D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大 解析：选A．光纤内芯比外套折射率大，在内芯与外套的界面上发生全反射，A对，B 错；频率大的光，波长短，折射率大，在光纤中传播速度小，C、D错． 3．如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，则() A．λa<λb，n a>n b B．λa>λb，n a 解析：选B ．一束光经过三棱镜折射后，折射率小的光偏折较小，而折射率小的光波长较长．所以λa >λb ，n a 光的折射、全反射复习专题 【考点梳理】 一、光的折射 1．光的折射光：从一种介质进入另一种介质时， 传播方向发生改变的现象称为光的折射现象． 2．光的折射定律： (1)内容：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的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比． 3．折射率 (1)定义：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，叫做这种介质的折射率． （2）公式：12 sin sin n θθ＝ （3）折射率和光速的关系 折射率与光在介质中传播的速度关系，当C 为真空中光速，?为介 质中光速时： 式中83.010/c m s =?c ，n 为介质的折射率，总大于1，故光在介质中的传播速度小于真空中的光速． 4．在光的折射现象中，光路是可逆的． 5.两种介质相比较，折射率较大的介质叫做光密媒质介质，折射率较小的介质叫做光疏介质． 【重点提示】 (1)求某种介质的折射率，必须是让光从真空射入该介质，即12 sin sin n θθ＝ 中θ1是真空中的入射角，θ2是介质中的折射角．已知传播速度时00=C f n v f λλλλ=＝ (2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关． (3)折射率与介质的密度没关系，光密介质不是指密度大的介质． (4)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小． (5)光从光疏 介质射向光密 介质时,折射线靠近法线,光从光密介质射向光疏 介质时,折射线远离法线. 二、全反射 1．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质．(2)入射角等于或大于临界角。 2．现象：折射光完全消失，只剩下反射光． 3．临界角：sin C ＝1/n ，C 为折射角等于90°时的入射角． 4．应用： (1)全反射棱镜． (2)光导纤维，如图所示． 例1、[2014·福建卷Ⅰ] 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( ) 2、如图所示，光在真空和介质的界面MN 上发生偏折，那么下列说法正确的是( ) 全反射 二、全反射 1．全反射及临界角的概念 (1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增大到某一角度，折射光线就会消失，只剩下反射光线的现象。 (2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角。用字母C表示。 2．全反射的条件 要发生全反射，必须同时具备两个条件： (1)光从光密介质射入光疏介质。 (2)入射角等于或大于临界角。 3．临界角与折射率的关系 光由介质射入空气(或真空)时，sin C＝1 n(公式)。 三、全反射的应用 1．全反射棱镜 (1)形状：截面为等腰直角三角形的棱镜。 (2)光学特性： ①当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生全反 射，光线垂直于另一直角边射出。 ②当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生一次全反射，使光的传播方向改变了180°。 2．光导纤维及其应用 (1)原理：利用了光的全反射。 (2)构造：光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外层透明介质两层组成。 内芯的折射率比外层的大，光传播时在内芯与外层的界面上发生全反射。 (3)主要优点：容量大、能量损耗小、抗干扰能力强，保密性好等。 达标练习 1、华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”。 光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图13-2-3所示，其内芯 和外套材料不同，光在内芯中传播。下列关于光导纤维的说法中正确的是() A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大 D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大 学案57 光的折射与全反射 一、概念规律题组 1．关于全反射，下列说法中正确的是( ) A ．光从光密介质射向光疏介质时可能产生全反射 B ．光从光疏介质射向光密介质时可能产生全反射 C ．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能产生全反射 D ．光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能产生全反射 2．一束光从某种介质射入空气中时，入射角θ1＝30°，折射角θ2＝60°，折射光路如图1所示，则下列说法正确的是( ) 图1 A ．此介质折射率为 33 B ．此介质折射率为 3 C ．相对于空气此介质是光密介质 D ．光在介质中速度比在空气中大 3．单色光在真空中的传播速度为c ，波长为λ0，在水中的传播速度是v ，波长为λ，水对这种单色光的折射率为n.当这束单色光从空气斜射入水中时，入射角为θ1，折射角为θ2，下列说法中正确的是( ) A ．v ＝c n ，λ＝λ0c v B ．λ0＝λn ，v ＝c sin θ2 sin θ1 C ．v ＝cn ，λ＝λ0v c D ．λ0＝λn ，v ＝c sin θ1 sin θ2 图2 4．如图2所示，两束不同的单色光P 和Q ，以适当的角度射向半圆形玻璃砖，其射出光线都是从圆心O 点沿OF 方向射出，则下面说法正确的是( ) A ．P 光束在玻璃中折射率大 B ．Q 光束的频率比P 光束的频率大 C ．P 光束穿出玻璃砖后频率变大 D ．Q 光束穿过玻璃砖所需时间长 二、思想方法题组 5．如图3所示，光线由空气射入半圆形玻璃砖，或由玻璃砖射入空气的光路图中，正确的是(玻璃的折射率为1.5)( ) 图3 A ．图乙、丁 B ．图甲、丁 C ．图乙、丙 D ．图甲、丙 图4 6．如图4所示，一束白光从顶角为θ的棱镜的一个侧面AB 以较大的入射角i 入射，经过三棱镜后，在屏P 上可得到彩色光带，当入射角逐渐减小到零的过程中，若屏上的彩色光带先后全部消失，则( ) A ．红光最先消失，紫光最后消失 B ．紫光最先消失，红光最后消失 C ．紫光最先消失，黄光最后消失 D ．红光最先消失，黄光最后消失 光的折射和全反射考点一 光线射在难度★★示，)人造树脂是常用的眼镜镜片材料．如图所13．[2015·江苏单科,12B(3)](，5 cm°，OA＝一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点．已知光线的入射角为30. 料的折射率nAB＝20 cm，BP＝12 cm，求该人造树脂材 的透明圆n[2015·14．山东理综，38(2)](难度★★★)半径为R、介质折射率为的截面如图所示．位于截面所在平面内的一细束光线，′柱体，过其轴线OO点的入射角减由O点入射,折射光线由上边界的A点射出．当光线在Oi以角0两点间的小至某一值时，折射光线在上边界的B、B点恰好发生全反射．求A距 离． 的半圆柱形玻璃★★★)一半径为R分15. [2015·海南单科，16(2)，8](难度π．与玻璃砖的底平面)＜γ(γ砖，横截面如图所示．已知玻璃的全反射临界角3π－γ)角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上．经柱面折射后，( 成2有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射出．若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光．求底面透光部分的宽度． 16．[2014·新课标全国Ⅱ，34(2)，10分](难度★★★)一厚度为h的大平板玻 璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面．在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率． 17．[2014·新课标全国Ⅰ，34(2)，9分](难度★★★)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径2. n＝为圆心，如图所示．玻璃的折射率为为R的半圆，AB为半圆的直径，O则入面射出，(1) 一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表 上的最大宽度为多少？射光束在AB3求此光线从下方入射，处垂直于ABO点左侧与O相距R (2)一细束光线在 2从玻璃砖射出点的位置． 光的折射与全反射 1、有经验的捕鱼人都知道,如果在岸上把鱼枪射向水中的目标是射不中鱼的,这是因为鱼反射的光在通过本面时发生了折射。不考虑光的频率不同对折射率的影响,则下列说法正确的是( ) A.要让鱼枪射中鱼,必须瞄准鱼的上方发射 B.如果用高能激光笔照射水中的鱼,那么只要对准鱼在水中的像即可照到鱼 C.捕鱼人在岸上不同的位置看到的鱼的位置不变 D.由于全反射现象,人只要离开鱼一定的水平距离,鱼反射出的光就不会到达捕鱼人的眼睛 2、一可见光从空气中射向水和空气的分界面,经折射后分为两束单色光a和b,如图所示。若光束b为黄光,则光束a可能是( ) A.红光 B.蓝光 C.紫光 D.绿光 3、光导纤维的结构如图,其内芯和外套材料不同,光在内芯中传播。关于光导纤维的说法正确的是( ) A.内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B.内芯的折射率比外套的小,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 C.内芯的折射率比外套的小,光传播时在内芯与外套的界面上发生折射 D.内芯的折射率与外套的相同,外套的材料有韧性,可以起保护作用 4、如图所示,用两块完全相同的平行玻璃砖顶部搭在一起放在水平面上。由红光和蓝光组成的一细光束以平行底边AC从AB边入射、由BC边射出,则从BC边射出的光( ) A.分成两束,上边为蓝光、下边为红光 B.分成两束,上边为红光、下边为蓝光 C.仍为一束,并与底边AC平行 D.仍为一束,并向底边AC偏折 5、如图所示,一束光从空气中射向折射率2 n=的某种玻璃的表面, i表示入射角,则下列说法中不正确的是( ) A.当45 i>?时会发生全反射现象 B.无论入射角是多大,折射角r都不会超过45° C.欲使折射角30 r=应以45 i=?的角度入射 D.当入射角tan2 i=时,反射光线跟折射光线恰好垂直 6、一束红、紫色混合光(双箭头表示红、紫色混合光)射到真空和某种介质的界面,考虑到色散现象,在图所示的各光路图中,能够发生的是( ) A. B. 主讲：黄冈中学高级教师余楚东 同步教学 一、一周知识概述 1、折射现象 当光线从一种媒质射到另一种媒质时，在分界面上，光线的传播方向发生了改变；一部分光线进入第二种媒质，这种现象称为折射现象．发生折射的条件： （1）发生在两种媒质的分界面上； （2）在分界面上下媒质的导光特性不相同。 2、光的折射定律 折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居在法线的两侧，入射角 i 的正弦跟折射角 r 的正弦成正比，或 = n ，如图所示，式中 n 为比例常数，其大 小反映了媒质Ⅱ 对来自于媒质Ⅰ 的入射光折射的厉害程度。这就是光的折射定律，也叫斯涅尔定律． 识记时，要能正确理解入射角、反射角、折射角的概念，它们分别是入射光线、反射光线、折射光线与法线的夹角．抓住定律的核心，了解它反映的是入射光线、反射光线、折射光线和法线的空间关系． 理解时，应注意以下几个方面： （1）折射现象发生在光线从一种媒质进入另一种媒质时，但传播方向的改变却不是一定发生，如入射角为零度时，传播方向不发生改变． （2）注意光线偏折的方向：如果光线从折射率（n）小的媒质射向折射率（n）大的媒质，折射光线向靠近法线的方向偏折，故常称近法线折射。发生近法线折射时入射角大于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）；如图所示． 如果光线从折射率大的媒质射向折射率小的媒质，折射光线向远离法线方向偏折，故常称远法线折射，发生远法线折射时入射角小于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）．如图所示．即光线的偏折情况与媒质的性质（参见折射率的讨论）有关． （3）折射光路是可逆的，如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的 入射光线发生折射，定律中的公式就变为，式中 r 、i 分别为此时的入射角和折射角 应用折射定律时，知道入射光线、折射光线、法线中的任意两条，根据折射定律，就可以确定另一条的空间位置，但在这里一般只是粗略定性地确定。 3、光密介质与光疏介质 对两种介质来说，折射率 n 较大（即光速 v 较小）的介质称光密介质．光从光密介质斜射入光疏介质中时，折射角大于入射角． 值得注意的是： （1）从一种介质进入另一介质时，频率保持不变，光速和波长都发生变化．光的折射和全反射
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