发布时间 : 星期三 文章人教版 高中物理 选修3-4 第5讲：光的折射 全反射 （教师版）更新完毕开始阅读af9aba9d4531b90d6c85ec3a87c24028905f855d
光的折射 全反射
教学目标
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__________________________________
知识梳理
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 sin?1?n12，?1为入射角，?2为折射角，n12为比例常数. sin?2（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n?c. 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
sinC?1. 容易看出，介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小. n（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.
特色讲解
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
A．玻璃对aB．aC．bD．b
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
1沿AB方向看去，看到桶底上的C点，C、B相距4d．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
解析：
d42sinα＝2，sinβ
1d2d2()?()24＝5
sin?10c??6107sin?2n而油的折射率n＝，在油中的光速v＝×10 m/s
7
答案： 10/2；610×10
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
当入
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；
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i=45°，故C错误；当
，有
，解得：
，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( )
nl22r?lA．arcsin
nr
2
22r?lB．arcsin
2rC．arcsinnr?l
2l
D．arcsinnr?l2
解析：如图所示，
据
答案： B
，所以
，故
当堂练习
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. 答案：D
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. 答案：ABC
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i?arctan2时,反射光线跟折射光线恰好相互垂直. 答案：BCD
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. 答案：BC
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. 答案：D
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.