发布时间 : 星期日 文章2020版高考物理一轮复习第14章第3节光的折射全反射光的色散教学案新人教版更新完毕开始阅读00c29bc60a4e767f5acfa1c7aa00b52acec79c31
第3节 光的折射 全反射 光的色散
知识点一| 折射定律及折射率
1．折射定律(如图所示)
(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。
sin θ1
(2)表达式：＝n12，式中n12是比例常数。
sin θ2(3)在光的折射现象中，光路是可逆的。 2．折射率
(1)物理意义：折射率仅反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小。
sin θ1
(2)定义式：n＝，
sin θ2
(3)计算公式：n＝，因为v＜c，所以任何介质的折射率都大于1。 [判断正误]
(1)某种玻璃对蓝光的折射率比红光大，蓝光和红光以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光的折射角较大。
cv(2)在水中，蓝光的传播速度大于红光的传播速度。
(3)在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里。
考法1 折射现象分析
1．(多选)如图所示，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( )
A．介质2相对介质1的相对折射率为3
B．光在介质2中的传播速度小于光在介质1中的传播速度 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
ABE [光从介质1射入介质2时，入射角与折射角的正弦之比叫作介质2相对介质1的sin 60°
相对折射率，所以有n21＝＝3，选项A正确；因介质2相对介质1的相对折射率为
sin 30°3，可以得出介质2的绝对折射率大，因n＝，所以光在介质2中的传播速度小于光在介质1中的传播速度，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；光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。]
考法2 折射率的计算
2.(2018·全国卷Ⅰ)如图所示，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A＝30°。一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为________。若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射角________(选填“小于”“等于”或“大于”)60°。
解析：根据题述和题图可知，折射角i＝60°，入射角r＝30°，sin i由折射定律可得，玻璃对红光的折射率n＝＝3。若改用蓝光
sin r沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于玻璃对红光的折射率，则光线在D点射出时的折射角大于60°。
答案：3 大于
3．如图所示，是用某种玻璃制成的横截面为圆形的圆柱体光学器件，它的折射率为3，横截面半径为R。现用一细光束(视为光线)垂直圆柱体的轴线以i＝60°的入射角射入圆柱体，不考虑光线在圆柱体内的反射，真空中光速为c。
cv
(1)作出光线穿过圆柱体射出的光路图；
(2)求该光线从圆柱体中射出时，折射光线偏离进入圆柱体光线多大的角度； (3)光线在圆柱体中的传播时间。
sin isin i1
解析：(1)由折射定律n＝，得sin r＝＝，光线射sin rn2入圆柱体内的折射角为r＝30°，由几何知识得，光线从圆柱体射出时，在圆柱体内的入射角为30°，在圆柱体外的折射角为60°，光路图如图所示。
(2)由几何知识得，出射光线偏离原方向的角度为α＝60°。 (3)光线在圆柱体中的路程L＝3R 传播速度v＝＝
cnc3
L3R所以，光线在圆柱体中的传播时间为t＝＝。
vc3R答案：(1)见解析 (2)60° (3)
c4.(2017·全国卷Ⅱ)一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率。
解析：设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1，折射角为
r1。在剖面图内作光源相对于反光壁的镜像对称点C，连接C、D，交反
光壁于E点，由光源射向E点的光线，反射后沿ED射向D点。光线在
D点的入射角为i2，折射角为r2，如图所示。
设液体的折射率为n，由折射定律有
nsin i1＝sin r1 nsin i2＝sin r2
由题意知
① ②
r1＋r2＝90°
联立①②③式得
③
n2＝1
2
sini1＋sini2
2
④
由几何关系可知
lsin i1＝
24l＋3l2
2
l2＝
1
17
⑤
4
sin i2＝
3＝ 9l52
4l＋
4
2⑥
联立④⑤⑥式得n≈1.55。 答案：1.55
[考法指导] 对折射率的三点说明 ⑦
sin θ1公式n＝中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空sin θ2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。 折射率与入射角的大小无关，与介质的密度无关，光密介质不是指密度大的介质。 折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。 知识点二| 光的全反射和光的色散
1．全反射 (1)条件：
①光从光密介质射入光疏介质。 ②入射角大于或等于临界角。
1
(2)临界角：折射角等于90°时的入射角，用C表示，sin C＝。
n
(3)应用： ①全反射棱镜。 ②光导纤维，如图所示。 2．光的色散
(1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。 (2)光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长有序排列。 (3)光的色散现象说明：