高考物理讲义选修3-4第5讲：光的折射 全反射 (学生版)
光的折射 全反射
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1.
理解光的折射全反射的定义。 2.能够解决光的全反射的图像和简单计算问题
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1. 折射
（1）遵守折射定律：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
线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．即 1
122
sin sin n θθ=，1θ为入射角，2θ为折射角，12n 为比例常数. （2）在折射现象中，光路是可逆的．
（3）折射率：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
质的绝对折射率，简称折射率，用符号n 表示．
①某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c 与光在该介质中的传播速度v 之比，即c
n v
=
. ②光在不同介质中速度不同，但光在真空中的传播速度c 总是大于光在其他介质中的传播速度v ，故任何介质的折射率n 都大于1．
③两种介质相比较，折射率较大的介质叫做光密介质，折射率较小的介质叫做光疏介质．
2. 全反射
（1）全反射：光从光密介质射入光疏介质，同时发生反射和折射，若使入射角逐渐增大，则折射光
越来越弱，入射光越来越强，当入射角增大到某一角度时，折射光完全消失，光线全部被反射回原介质，这种现象称为全反射，这时的入射角称为临界角.
（2）发生全反射的条件：光线从光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于临界角．
（3）临界角：光从某种介质射向真空或空气时，发生全反射的临界角C 与介质的折射率n 的关系为
1
sin C n
. 容易看出，介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小. （4）在运用光的折射定律作光路图和解决实际问题时，要判断是否会发生全反射．光从光疏介质射
向光密介质时不会发生全反射，光从光密介质射向光疏介质时，要根据入射角与临界角的大小关系判断能否发生全反射，只有确定未发生全反射的情况下，才能根据折射定律确定入射角或折射角．
（5）全反射棱镜：横截面是等腰直角三角形，在光学仪器里，常用来代替平面镜，改变光的传播方
向. （6）光导纤维
①导光原理：光在内芯和外套的界面上发生全反射，光会在光导纤维内沿锯齿形的路线传播.
②光缆：一束光纤（光导纤维），外面用塑料及其他材料做的保护层包起来，用于激光信号传输.
类型一：折射率
例1一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a 、b 两束平行单色光，如图示．对于两束单色光来说
A ．玻璃对a 光的折射率较大
B ．a 光在玻璃中传播的速度较大
C ．b 光每个光子的能量较大
D ．b 光的波长较长
解析： 光的频率较大，玻璃对它的折射率越大，从平行板玻璃另一面
射出时偏离原传播方向越大，由图可知玻璃对a 的折射率较大，对b 的折射率较小，即b 光频率较小，即波长较长，故AD 对． 答案： AD
类型二:光路图
例2如图14—5所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d ，当桶内无油时，从某点A 恰能看到桶底边缘上的某点B ．当桶内油的深度等于桶高一半时，在A 点
沿AB 方向看去，看到桶底上的C 点，C 、B 相距41
d ．由此可得油的折射率
n ＝_______；光在油中传播的速度v ＝_______m/s ．（结果可用根式表示）
解析： 作出光路图，
sin α＝22
，sin β＝
22)
4()2(4
d d d +＝51， 而油的折射率n ＝210sin sin =βα，在油中的光速v ＝10
6=n c ×
107
m/s ．
答案： 10/2；610×107
类型三：全反射
例3一束光从空气射向折射率n ＝
的某种玻璃的表面，如图所示．i 代表入射角，则 （ ）
A. 当入射角i =0°时不会发生折射现象
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i ＝60°的角度入射
D ．当入射角i ＝arctan
时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直
题析: 当入射角i=0°时光能从空气进入玻璃，故发生了折射，A 错误；当入射角是90°时，根据
折射定律，解得：r=45°，所以无论入射角i 是多大，折射角r 都不会超过45°．B 正确；
欲使折射角r=30°，根据折射定律，解得：i=45°，故C 错误；当，有
，设入射角为i ，折射角为r ，根据折射定律
，解得sinr=cosi ，所以反
射光线跟折射光线恰好互相垂直时，故D 正确。 答案：BD
类型四：光的折射
例4 如图14—7所示，为了观察门外情况，有人在门上开一小圆孔，将一块圆柱形玻璃嵌入其中，圆柱体轴线与门面垂直．从圆柱底面中心看出去，可以看到的门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角．已知该玻璃的折射率为n ，圆柱长为l ，底面半径为r ，则视场角是( )
A ．arcsin
2
2l r nl
+
B ．arcsin
2
2l r nr
+
C ．arcsin 2
2
l r n r
+
D ．arcsin 2
2
l
r n l
+
解析：如图所示，
据
，所以
，故
答案： B
基础演练
1.放在空气中的上、下表面平行的玻璃板,若光束从空气中投射到它的上表面时,则( ) A.如果入射角大于临界角,光在上表面发生全反射. B.因为光是从空气射入玻璃的,故在上表面会发生全反射. C.在光由玻璃板上表面再射向下表面时有可能发生全反射. D.光在上、下表面均不可能发生全反射.
2.两单色光a 和b 分别从截面为半圆的玻璃体的曲面射入,都从O 点(球心处)射出如图所示,则可知(
)
A.单色光a 穿出玻璃体的时间比单色光b 穿出玻璃体的时间短.
B.玻璃体对单色光b 的折射率较大.
C.单色光a 比单色光b 的波长要长.
D.a 、b 两种单色光从同一种介质斜射入空气时发生全反射时的临界角b 光较大.
3.如图所示,一束光从空气射向折射率n=2(临界角C=45°)的某种玻璃的表面,i 代表入射角,则(
)
A.当i>45°时会发生全反射现象.
B.无论入射角i 是多大,折射角都不会超过45°. C 欲使折射角r=30°,应以i=45°的角度入射.
D.当入射角2arctan i 时,反射光线跟折射光线恰好相互垂直.
4.已知水的折射率为4/3,在水面上看到一个直径3m 的圆形透光光斑,那么水中的光源不可能(
)
A 是一个点光源.
B.是同一深度的两个不同心的圆形发光面.
C.位于水下3m 深处.
D.位于水下1m 深处.
5.劣质的玻璃中往往含有气泡.这些空气泡看上去比较亮,对这一现象有下列不同的解释,其中正确的是(
)
A 空气泡对光线有聚集作用,因而较亮. B.空气泡对光线有发散作用.因而较亮.
C.从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮.
D.从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮.
6如图所示,一束平行单色光从真空射入折射率为2、半径为R 的半球形玻璃球,则从右侧向左看(
)
A.半球表面都发光.
B.半球表面无光线射出.
C.半球表面中央有截面半径为
R 2
2
的圆亮斑. D.半球表面中央有截面半径为R 2
2
的圆亮斑.
7.如图所示,P 、Q 是两种透明材料做成的两块形状相同的直角梯形三棱镜,叠合在一起组成一个长方体,某单色光自P 的上表面斜射入P 后正好垂直通过两物质的界面,已知材料的折射率n P ) A.光线有可能不从Q 的下表面射出. B.从Q 下表面射出的光线一定与入射到P 的上表面的光线平行. C.如果光线从Q 下表面射出,出射光线与下表面的夹角一定大于θ. D.如果光线从Q 下表面射出,出射光线与下表面的夹角一定小于θ. 8.已知某种无色透明液体对红、绿、蓝色光的折射率分别为 1.512、1532、1.534,如果这些光以相同的入射角由液体射向液体与空气的交界面,并且入射角等于绿光的临界角,从液体上方观察,液体将呈现_________色. 9．劣质的玻璃中往往含有空气泡，这些空气泡看上去比较亮，对这一现象有以下不同的解释，其中正确的是 A ．空气泡对光线有会聚作用，因而较亮 B ．空气泡对光线有发散作用，因而较亮 C ．从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分发生全反射，因而较亮 D ．从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射，因而较亮 10.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.以下关于光导纤维的说法正确 的是（） A．内芯的折射率比外套大，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 巩固提高 1．一束光从空气射向折射率n＝2的某种玻璃的表面，如图所示，i代表入射角，则 ①当i＞45°时会发生全反射现象 ②无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45° ③欲使折射角r＝30°，应以i＝45°的角入射 ④当入射角i＝arctan2时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直 以上判断正确的是 A．①②③B．②③④ C．①②D．①④ 2．如图所示，把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，且让半球的凸面向上，从正上方（对B来说是最高点）竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的文字，下面的观察记录正确的是 ①看到A中的字比B中的字高 ②看到B中的字比A中的字高 ③看到A、B中的字一样高 ④看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高 A．①④B．只有①C．只有②D．③④ 3．某种色光在传播过程中，下面说法正确的是 A．当它的频率不发生改变时，一定是在同一种介质中传播 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进入密度小的介质 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 4．两井口大小和深度相同的井，一口是枯井，一口是水井（水面在井口之下），两井底都各有一只青蛙，则 A．枯井中青蛙觉得天比较小，水井中青蛙看到井外的范围比较大 B．枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较小 C．枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较大 D．两只青蛙觉得井口一样大，水井中青蛙看到井外的范围比较大 5．一单色光通过玻璃三棱镜或玻璃中的三棱气泡，图中的光路可能正确的是 6．如图所示，在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜，里面是空气，一束光A从棱镜的左边射入，从棱镜的右边射出时发生了色散，射出的可见光分布在a点和b 点之间，则 A．从a点射出的光是红光，从b点射出的光是紫光 B．从a点射出的光是紫光，从b点射出的光是红光 C．从a点和b点射出的光都是红光，从ab中点射出的光是紫光 D．从a点和b点射出的光都是紫光，从ab中点射出的光是红光 7.某种单色光在A、B、C三种介质中的临界角分别是30°、45°、60°,则该单色光在这三种介质中的速度之比是v A：v B：v C=_________. 8.将某种折射率为2的材料制成直角三棱镜,置于空气中,一条光线垂直于斜面射入, 如图所示,若要使光线在直角边所在的界面上经两次全反射后仍由斜面射出,则θ角 的范围是________. 9.某种液体的折射率为2,液面下有一束水平光线射到一只平面镜上,如图所示, 镜面与水平光线的夹角在什么范围内,反射后的光线就不能向上射出液面? 10.折射率为2(临界角为45°)长为L的细长透明长方体如图所示.若从A端面射入的光线在透明体中恰能发生全反射,则光线经过多次全反射后由A到B所需的时间为多少? 1.（15海淀一模）a 、b 两种单色光以相同的入射角从空气斜射向某种玻璃中，光路如图所示。关于 a 、 b 两种单色光，下列说法中正确的是( ) A ．该种玻璃对b 光的折射率较大 B ．b 光在该玻璃中传播时的速度较大 C ．两种单色光从该玻璃中射入空气发生全反射时，a 光的临界角较小 D ．在同样的条件下，分别用这两种单色光做双缝干涉实验，b 光的干涉图样的相邻条纹间距较大 2.（15西城一模）( ) A ．1.50 B ．1.41 C ．0.71 D ．0.67 3.（15丰台一模）如图所示，一个玻璃三棱镜的截面为等腰直角△ABC ，∠A 为直角，玻璃三棱镜的2。 此截面所在平面内的光线沿平行于BC 边的方向射到AB 边的中点，对这条光线进入棱 镜之后的光路分析正确的是( ) A. 直接射到AC 边上，发生全反射现象 B. 直接射到BC 边上，发生全反射现象 C. 直接射到AC 边上，部分光线从AC 边射出 D. 直接射到BC 边上，部分光线从BC 边射出 4.(15延庆一模) 如图所示，MN 是介质Ⅰ和介质Ⅱ的交界面，介质Ⅰ中的光源S 发出的一束光照射在交界面的O 点后分成两束光OA 和OB ，若保持入射点O 不动，将入射光SO 顺时针旋转至S 1O 的位 置，则在旋转过程中下列说法正确的是( ) A ．光线OA 逆时针旋转且逐渐减弱 B ．光线OB 逆时针旋转且逐渐减弱 C ．光线OB 逐渐减弱且可能消失 D ．介质Ⅰ可能是光疏介质 5.有一束单色光从A 穿过B 再折向C,如图所示,下面说法中正确的是( ) A.介质B 对于A 或C 都是光密介质. B.介质B 对于A 或C 都是光疏介质. C.光在介质B 中的速度最大. D.光在介质C 中波长最长. 6.在没有月光的夜间,一个池面较大的水池底部中央有一盏灯(可看做点光源),小鱼在水中游动,小鸟在水面上方飞翔设水中无杂质,且水面平静,下列说法正确的是( ) 空气 玻璃 a b 45° 30° 空气 介质 A B C S 1 M 介质Ⅰ B A O S 介质Ⅱ A.小鱼向上方水面看去,看到水面到处都是亮点,但中部较暗. B.小鱼向上方看去,看到的是一个亮点,它的位置与鱼的位置无关. C.小鸟向下方水面看去,看到水面中部有一个圆形区域是亮的.周围是暗的. D.小鸟向下方水面看去,看到的是亮点,它的位置与鸟的位置有关. 7.如图所示,a、b、c三条光线交S点,如在S前任意放置一平面镜,则( ) A.三条反射光线可能交于一点,也可能不交于一点. B.三条反射光线不可能交于一点. C.三条反射光线必交于镜面前一点. D.三条反射光线延长线交于镜后一点. 8．如图所示，MNP是一全反射棱镜，眼睛从这个全反射棱镜中看到物体AB像的情况是( ) ①像在P M的上方②像在P N的下方 ③像是倒立的虚像④像是倒立的实像 以上判断正确的是 A．①④B．②③ C．①③D．②④ 9．在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形透光平 面，若透光圆面的半径匀速增大，则光源正( ) A．加速上升B．加速下沉 C．匀速上升D．匀速下沉 10．abc为全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如图所示，一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点O的位置保持不变，改变光线的入射方向（不考虑自bc面反射的光线）( ) A．使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出 B．使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则紫光将首先射出 C．使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面 D．使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面 _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ 1.在下列四种物理现象之中，能说明同一种介质对不同单色光的折射率不同的是（） A．光导纤维传播彩色光信号B．肥皂泡上呈现彩色花纹 C ．水面上的油膜呈现彩色光 D ．一束白光通过三棱镜形成彩色光带 2.下列说法正确的是（ ） A ．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果 B ．用光导纤维束传送图象信息，这是光的衍射的应用 C ．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象 D ．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，可使景象清晰 3.下列说法正确的是（ ） A ．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果 B ．用光导纤维束传送图象信息，这是光的衍射的应用 C ．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象 D ．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，可使景象清晰 4．(15朝阳二模)一束光线从折射率为1.5的玻璃射向空气，入射角为45°。下列四幅光路图中正确的是 A B C D 5.单色光自真空射到折射率为n 的介质界面上,形成反射光束和折射光束,则反射光和折射光( ) A.颜色相同 B.光速相同 C.波长相同 D.频率相同 6.如图所示,等腰棱镜的顶角为30°,光线MD 垂直于AC 边射向棱镜,入射光线MD 和折射光线ON 的延长线夹角为30°,则光在这种玻璃中传播的速度大小为__________m/s. 7．如图所示，一根竖直插入水中的杆AB ，在水中部分长1.0 m ，露出水面部分长0.3 m ，已知水的 折射率为34 ，则当阳光与水平面成37°时，杆AB 在水下的影长为_______m ． 8．已知介质对某单色光的临界角为θ，则 ①该介质对此单色光的折射率等于 sin 1 ②此单色光在该介质中的传播速度等于c ·sin θ（c 是真空中的光速） ③此单色光在该介质中的波长是在真空中的波长的sin θ倍 ④此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的 sin 1 倍 以上说法中正确的是 A ．①②③ B ．②③④ C ．①④ D ．③④ 9．如图所示，水下面有一水平放置的平面镜，一束白光垂直水面射向水中的平面镜．已知红光由水中射向空气时临界角为C 1，紫光由水中射向空气时临界角为C 2，则当平面镜绕过O 点垂直于纸面的轴，须至少转过_______度时，才无光线射出水面？ 10．在测介质的折射率的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值作出如图所示的图像，已知光线是从空气射向介质的，那么属于入射角的是角_______，介质的折射率是_______． 课程顾问签字： 教学主管签字： 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 第一节 光的折射定律 一、光的反射定律：光在遇到障碍物发会发生反射，入射光线与反射面法线的夹角称为入射角，反射光线 与反射面法线的夹角称为反射角，如下图1所示。入射光线与反射光线遵循反射定律：反射光线与入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分别们于法线两侧，且反射角等于入射角。 图1 图2 二、光的折射定律：光从一种介质射入另一种介质时，传播方向改变的现象叫光的折射，如上图2所示。 满足折射定律：折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居在法线的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比，满足以下公式： n =sin θ1sin θ2 这个公式要注意几点： a) θ1是在真空（或者空气）中的光线与法线的夹角，θ2是在介质中的光线与法线的角度。n>1叫介质的折 射率，所以θ1>θ2。即光从真空中射入介质中，角度变小，光从介质中射入真空中，角度变大。 b) n 是介质的因有属性，由介质本身和入射光的频率决定，与入射角，折射角都无关。 c) 对于同一种介质，入射角变大，折射角也变大。 d) 对于同一个入射角，折射率变大，折射角越小，传播方向改变地越多，所以折射率的本质是改变光的传 播线路的能力。 e) 光路是可逆的，如果让光逆着折射光线从玻璃中射向界面，折射光线也逆着入射光线射向空气。 f) 光折射时，都伴随着反射现象，但是反射时不一定伴随着折射现象。 例1、假设某种材料的玻璃对空气的折射率为 2，一束光从空气从以45o 角射入该玻璃中，则反射角为_____，折射角为______，入射光线与反射光线间我角度为______，反射光线与折射光线之间的角度为______。若 一束光以30o 角从该玻璃射入空气中，则反射角为______，折射角为_____，入射光线与反射光线的角度为 _____，反射光线与折射光线的角度为______。（要求画出光路图） 例2、两束光以相同的入射角60o 从空气中射入A 、B 两种不同折射率的玻璃中，已知A 玻璃对空气的折射率为 2，B 玻璃对空气的折射率为 3，则两束光的折射角度之比为_______，画出光路图，比较哪束光偏离原来的传播方向更多______。 例3关于折射率的说法正确的是（ ） A. 根据折射定律，折射率与入射角的正弦值成正比 B. 根据折射定律，折射率与折射角的正弦值成反比 C. 根据折射定律，在入射角固定的前提下，折射角与折射率成正比。 D. 根据折射定律，在入射角固定的前提下，折射角与折射率成反比 例4、一束光线从空气射到另一种介质时，反射光线与入射光线的夹角为90。，折射光线与反射光线的夹角为105。，则反射角为_________，折射角为____________，折射率为___________。 例5、光线从与界面成30o 角的方向由空气射入某种液体中，反射光线和折射光线刚好垂直，则入射角为_____，反射角为______，折射角为________，折射率为________。 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． 光的反射与折射 1．如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况。造成这种现象的原因是( ) A ．光的反射 B ．光的折射 C ．光的直线传播 D ．小孔成像 答案：B 解析：太阳光线进入大气层发生折射，使传播方向改变，而使人感觉太阳的位置比实际位置偏高。 2．在水中的潜水员斜看岸边的物体时，看到的物体( ) A ．比物体所处的实际位置高 B ．比物体所处的实际位置低 C ．跟物体所处的实际位置一样高 D ．以上三种情况都有可能 答案：A 解析：根据光的折射定律可知A 项正确。 3．关于折射率，下列说法中正确的是( ) A ．根据 sin θ1 sin θ2 ＝n 可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比 B ．根据sin θ1 sin θ2＝n 可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比 C ．根据n ＝c v 可知，介质的折射率与介质中的光速成反比 D ．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比 答案：CD 解析：介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量，由介质本身决定，与入射角、折射角无关。由于真空中光速是个定值，故n 与v 成反比正确，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，由v ＝λf ，当f 一定时，v 正比于λ。n 与v 成反比，故折射率与波长λ也成反比。 4．(2012·大连质检)一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，入射角为45°，下面光路图中正确的是( ) 答案：C 解析：光在两介质的界面上通常同时发生反射和折射，所以A 错误；由反射定律和反射角为45°，根据折射定律n ＝sin θ1 sin θ2得θ1>θ2，故B 错误；C 正确，D 错误。 5. 如图所示，S 为点光源，MN 为平面镜。(1)用作图法画出通过P 点的反射光线所对应的入射光线；(2)确定其成像的观察范围。 解析：这是一道关于平面镜成像问题的题目，主要考查对平面镜成像规律的认识，平面镜成像的特点是：等大正立的虚像。方法是先确定像点的位置，然后再画符合要求的光线以及与之对应的入射光线。 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 光的反射、折射、全反射 【学习目标】 1．通过实例分析掌握光的反射定律与光的折射定律． 2．理解折射率的定义及其与光速的关系． 3．学会用光的折射、反射定律来处理有关问题． 4．知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念． 5．能判定是否发生全反射，并能分析解决有关问题． 6．了解全反射棱镜和光导纤维． 7．明确测定玻璃砖的折射率的原理． 8．知道测定玻璃砖的折射率的操作步骤． 9．会进行实验数据的处理和误差分析． 【要点梳理】 要点一、光的反射和折射 1．光的反射现象和折射现象 如图所示，当光线入射AO 到两种介质的分界面上时，一部分光被反射回原来的介质，即反射光线OB ，这种现象叫做光的反射．另一部分光进入第二种介质，并改变了原来的传播方向，即光线OC ，这种现象叫做光的折射现象，光线OC 称为折射光线．折射光线与法线的夹角称为折射角（2θ）． 2．反射定律 反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角． 3．折射定律 （1）内容：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别位于法线的两侧．入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．即 1 2 sin sin θθ=常数．如图所示． 也可以用 sin sin i n r =的数学公式表达，n 为比例常数．这就是光的折射定律． （2）对折射定律的理解： ①注意光线偏折的方向：如果光线从折射率（1n ）小的介质射向折射率（2n ）大的介质，折射光线向法线偏折，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）；如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光线偏离法线，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）． ②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人射光线发生折射，定律中的公式就变为 12sin 1 sin n θθ=，式中1θ、2θ分别为此时的入射角和折射角． 4．折射率——公式中的n （1）定义． 实验表明，光线在不同的介质界面发生折射时．相同入射角的情况下．折射角不同．这意味着定律中的n 值是与介质有关的，表格中的数据，是在光线从真空中射向介质时所测得的n 值，可以看到不同介质的n 值不同，表明n 值与介质的光学性质有关，人们把这种性质称为介质的折射率．实际运用中我们把光从真空斜射人某种介质发生折射时，入射角1θ的正弦跟折射角2θ的正弦之比。，叫做这种介质的折射率：1 2 sin sin n θθ= ． （2）对折射率的理解． ①折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c 跟光在这种介质中传播速度v 之比，即c n v = ，单色光在折射率较大的介质中光速较小． ②折射率n 是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身及人射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关，“折射率与sin i 成正比，跟sin r 成反比”的说法和“折射率n 跟光速”成反比的说法是错误的． 5．视深问题 （1）视深是人眼看透明物质内部某物点时像点离界面的距离．在中学阶段，一般都是沿着界面的法线方向去观察，在计算时，由于入射角很小，折射角也很小，故有：111 222 sin tan sin tan θθθθθθ≈≈，这是在视深问题中经常用到的几个关系式． （2）当沿竖直方向看水中的物体时，“视深”是实际深度的 1 n 倍，n 为水的折射率． 6．玻璃砖对光的折射 常见的玻璃砖有半圆形玻璃砖和长方形玻璃砖．对于半圆形玻璃砖，若光线从半圆面射入，且其方向指向圆心，则其光路图如图甲所示．对于两个折射面相互平行的长方形玻璃砖，其折射光路如图乙所示，光线经过两次折射后，出射光线与入射光线的方向平行，但发生了侧移．物点通过玻璃砖亦可以成虚像．如图丙所示为其示意图． 光的反射和折射 反射及反射定律 1．光的反射 光从一种介质射到它与另一种介质的分界面时，一部分光会返回到第一种介质的现象。 2．反射定律 反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角。 [辨是非](对的划“√”，错的划“×”) 1．反射角与入射角成正比。(×) 2．光的反射现象中有时光不遵循反射定律。(×) 3．在光的反射现象中，光路可逆。(√) [释疑难·对点练] 1．在光的反射现象中，要注意反射角与入射角是指光线与法线的夹角。 2．在光的反射现象中，光路可逆。 [试身手] 1．如图所示，在房间内靠近墙角的天花板上有一面平面镜，在房间地板上的B点放一点光源S，通过平面镜的反射在竖直墙壁上出现一个光斑。若要使墙壁上光斑的面积增大一些，下面的方法中可行的是( ) A．保持光源的位置不变，将平面镜绕过平面镜O点且垂直纸面的轴，沿顺时针方向转动一个小角度 B．将光源沿地面向左移动一小段距离 C．将光源沿地面向右移动一小段距离 D．将光源竖直向上移动一小段距离 解析：选B 如图所示，利用平面镜成像的对称特点，找出光源S通过平面镜所成的像S′，作出过平面镜边缘的入射光线BE和反射光线 EF，则OF表示光斑的大小。A项中，将平面镜沿顺时针方向转动一个小角度，光源通过平面镜所成的像的位置下移，F点上移，会使光斑变 小，故A错；B项中，减小了入射角和反射角，从而使F点下移，光斑变大，故B对；同理分析可知C错；D项中，将光源竖直向上移动一小段距离，则像点下移，使F点上移，会使光斑变小，D错。 光的折射及折射定律 [ 光的折射光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光进入第2种介质的现象 入射角、折射角入射角：入射光线与法线的夹角折射角：折射光线与法线的夹角 折射定律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，即： sin θ1 sin θ2 ＝n12 1．光发生折射现象时一定伴随着反射现象。(√) 2．在光的折射现象中遵循光路可逆原理。(√) 3．入射角与折射角成正比。(×) [释疑难·对点练] 1．光的方向 (1)光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化(斜射)，但并非一定变化，当光垂直界面入射时，传播方向就不发生变化。 (2)在光的折射现象中，光路是可逆的。 2．光的传播速度 光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定变化，当光垂直界面入射时，光的传播方向虽然不变，但也属于折射，因为光传播的速度发生了变化。 3．入射角与折射角的大小关系 练习三十四 光的直线传播 光的反射 光的折射 全反射 选择题部分共10小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确. 1. 某台钟钟面上没有数字，只有刻度线.图示是从平面镜里面看到的钟的像， 则此时指针指的时刻是( ) A.1点20分 B.11点20分 C.10点40分 D.10点20分 答案：C 2.在没有月光的夜晚，一个池面较大的水池底部中央有一盏灯(可看做点光 源)，小鱼在水中游动，小鸟在水面上飞翔.设水清澈且水面平静，则下列说法正 确的是( ) A.小鸟向下方水面看去，看到水面中部有一个圆形区域是暗的，周围是亮的 B.小鱼向上方水面看去，看到水面中部有一个圆形区域是亮的，周围是暗的 C.小鱼向上方水面看去，可以看到灯的像，像的位置与鱼的位置无关 D.小鸟向下方水面看去，可以看到灯的像，像的位置与鸟的位置无关 解析：小鸟、小鱼看到的都是灯的像，而不是圆形区域；小鱼看到的是反射成像，像与物以反射面为对称面，像的位置与小鱼的位置无关；小鸟看到的是折射成像，像的位置与小鸟的位置有关 答案：C 3.一人从街上路灯的正下方经过，看到自己头部的影子刚好在自己脚下.如果此人以不变的速度朝前走，则他头部的影子相对于地的运动情况是( ) A.匀速直线运动 B.匀加速直线运动 C.变加速直线运动 D.无法确定 解析： 设灯高为H ，人高为h ，如图所示.人以速度v 从O 点经任意时 间t 到达位置A 处，即OA ＝vt .由光的直线传播知头影在图示B 处， 由几何知识得： h H ＝AB OB ＝OB －OA OB OB ＝H H －h ·OA ＝H H －h vt 故头影的速度为：v ′＝OB t ＝H H －h v 因为H 、h 、v 都是确定的，故v ′亦是确定的.即头影的运动就是匀速直线运动. 答案：A 4.一光线以30°的入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为90°，则这块玻璃的折射率为( ) A.0.866 B.1.732 C.1.414 D.1.500 解析：作出反射和折射的光路图如图所示.θ1为玻璃中的入射角，θ1′为反射角，θ2为空气中的折射角.根据折射率的定义和光路可逆原理可求解. 由光的反射定律可得： θ1′＝θ1＝30° 由几何知识得： θ2＋θ1′＝180°－90°＝90° 则θ2＝90°－θ1′＝60° 光从AO 入射后从OC 折射出，根据光路可逆原理，如果光从CO 入 射一定从OA 折射，这时空气中的入射角θ2，玻璃中的折射角为θ1，所以 有： 案例：全反射 该案例是人教版教材选修3-4中第十三章《光》的第七节课，从整个章节的知识安排来看，本节是此章的重点，具有承上启下的作用。承上——通过本节内容总结性地应用直线传播、反射、折射知识，进一步从本质上理解和应用折射定律和折射率，有效体会和熟练应用光路可逆解决光的传播问题；启下——可指导性地研究和学习“棱镜”。同时，本节内容与生产和科技应用联系紧密，是实现课堂知识学习走向课外、走向生产、走向科技的重要教学内容。整节课主要侧重使学生通过合作探究理解全反射现象、发生全反射现象的条件，以及生活中的一些全反射现象，如海市蜃楼现象、生活中熟悉的应用，例如望远镜和光导纤维等，故本节课采用多媒体环境下开展教学是非常适合的，充分地利用多媒体课件的优势让学生自己总结生活中与全反射现象有关的内容。通过不同介质中折射现象的分析和全反射现象视频的观看使学生提高了分析问题、归纳问题的能力。 一、案例背景（基本信息） 设计者：郭勇，清原满族自治县高级中学，中学二级 学生：清原满族自治县高级中学高二（10）班，58人 教材：高中物理（人教版）选修3-4 教学设计指导者：李东风抚顺市教师进修学院中学高级教师 杨薇沈阳师范大学副教授 二、教学内容分析 1．教材的地位与作用 本节内容是学生在初中内容基础上的进一步提高，让学生从定性认识提高到定量研究，是高中物理光现象教学中的重点内容之一，主要介绍了全反射现象、发生全反射现象的条件及全反射现象的应用，是反射和折射的交汇点。全反射现象的研究，既是对反射和折射知识的巩固与深化，又为“棱镜”的学习作了铺垫，同时全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关，所以学习这部分知识有着重要的现实意义。 2．知识的特点 本节讲述几何光学的基础知识，主要讲述光的反射、光的折射、全反射和光 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( ) 从空气中互相平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面， b 的折射率，当它们从玻璃砖的下表面射出后，有 B. 两束光仍平行，间距大于 d D .两束光不再平行 3. 一条光线以40°的入射角从真空中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的夹角可能是（ ）. A .小于40° B .在50°?100°之间 C .在100 °?140 °之间 D .大于140 ° 4. A 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底 面MN ，在棱镜侧面 OM 、ON 上反射和折射的情况如图所示.由此可知（ ）. A .棱镜内a 光的传播速度比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 光的小 D. a 光的波长比b 光的长 5. 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 D 点（半圆的圆心）， 产生反射光束1和折射光束2 .已知玻璃折射率为 J 3，入射角为45° （相应的折射角为 24°）.现保持入射光不变， 将半圆柱绕通过 D 点垂直于纸面的轴线顺时针转过 15°,如图 中虚线所示，则（ ）. 【巩固练习】 一、选择题 1 . 一条光线从空气射入折射率为在的介质中，入射角为 分被反射，另一部分被折射，则反射光线和折射光线的夹角是（ A . 75° B . 45°,在界面上入射光的一部 ）. 90 C . 105 D . 120° b 2.两束细平行光 如图所示，若玻璃对 （ ）. a 和 b 相距为d , a 的折射率大于对 A .两束光仍平行，间距等于 C .两束光仍平行，间距小于 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） 第47课时 光的反射、折射、色散及全反射（B 卷） 易错现象 1 不注意区别发生日食、月食的条件 2 全反射条件理解的错误 3不注意作光路图的全面性和准确性 纠错训练 1 如图47-B-1为发生月食时，太阳照射光线的示意图，在地球上处于夜晚地区的观察者可看到月食的是月球处于 （ ） A 全部进入区域1 B 全部进入区域2 C 全部进入区域3 D 部分进入区域2 2 如图47-B-2所示，ABCD 是一个长 方形玻璃砖，将此玻璃砖臵于空气中，一束光线斜射到AB 面上，关于能否发生全反射，以下说法正确的是 （ ） A 在AB 面上不可能，在DC 面上可能 B 在AB 面上不可能，在B C 面上也不可能 C 在AB 面上不可能，在DC 面上也不可能 D 在所有面上都不可能 3如图47-B-3，平面镜M 和N 互相垂直，一束光线射向M ，先后经M 、N 两次反射后射出，若将平面镜交点O 转过较小的角度α，入射光线方向不变，则出射光线与原来相比将偏转 （ ） A α角 B 2α角 C （90°-α）角 D 0 检测提高 一 选择题 1． 中午发生日偏食，树荫下可以看到的阳光透过浓密的树叶间隙照到地面上所形成的亮斑的形状为 （ ） A 不规则的圆形 B 规则的圆形 C 规则的月牙形 D 以上三种都有可能 2． 一人正对一竖立的平面镜站立，人的身体宽度为a ，两眼相距为b ，欲使自己无论闭上左眼或是右眼都能用另一只眼睛从镜中看到自己的全身像，镜子的宽度至少为 （ ） A a 2 1 B 21（a+b ） C 21 b D 2 1（a-b ） 3． 井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井（水面在井口之下），两井底都各有一只青蛙，则（ ） A 枯井中青蛙觉得井口比较小，水中青蛙看到井外的范围比较小 B 枯井中青蛙觉得井口比较大，水中青蛙看到井外的范 围比较小 C 枯井中青蛙觉得井口比较大，水中青蛙看到井外的范围比较大 D 两只青蛙觉得井口一样大，水中青蛙看到井外的范围比较大 4． 如图47-B-4所示，两种同种玻璃制成的棱镜，顶角α1略大于α2，两束单色光A 、B 分别垂直于三棱镜，从一个侧面射入后，从第二个侧面射出的两条折射光线与第二个侧面的夹角β1和β2且β1=β2，则下列说法正确的是 （ ） A A 光的频率比 B 光的高 B 在棱镜中A 光的波长比B 光的波长短 C 在棱镜中A 光的传播速度比B 光的小 D 把两束光由水中射向空气中均可能发生全反射，但A 光的临界角比B 大 5． 如图47-B-5两块同样的玻璃直角三棱镜ABC ，两者AC 面是平行放臵的，在它们之间是均匀的未知透明介质，一单色细光束O 垂直于AB 面入射，在图示的出射光线中 （ ） A 1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能 B 4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能 C 7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能 D 只能是4、6中的某一条 6． 一束光穿过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ介质时，光路图如图47-B-6所示，MN 与PQ 为介质的界面则 （ ） A 介质Ⅰ的折射 率最大 B 介质Ⅱ是光密介质 C 光在介质Ⅱ中速度最大 D 当入射角由45°逐渐增大时，在介质Ⅰ、Ⅱ的界面可能发生全反射 二 填空题 7． 如图47-B-7所示，长为L 、折射率为n 的玻璃砖，若光线从A 射入恰好在其中发生全反射，经过多次全反射后恰好从B 端射出。光在真空中速度为c ，则光从A 到B 的时间为 。 47图－B-1 47图－B-2 47图－B-3 47图－B-447图－B-5 47图－B-6 47图－B-7 47图－B-8光的折射和全反射
高中物理—光的折射与全反射测试
第四章 光的反射与全反射
光的折射、全反射
(整理)光的反射和折射
第二节光的折射全反射棱镜
光的折射全反射
高考物理知识点总结：光的折射全反射
光的反射、折射、全反射
(浙江专版)201X年高中物理 第十三章 光 第1节 光的反射和折射讲义(含解析)新人教版选修3-4
光的直线传播光的反射光的折射 全反射
案例：全反射
高二【光的折射 全反射】练习题(带解析)
巩固练习光的反射、折射、全反射
(推荐)高中物理选修3-4光的折射和全反射
高中物理选修3-4光的折射和全反射
第47课时 光的反射、折射、色散及全反射(B卷)