物理学案 第11单元《光的折射、光的全反射》

第11单元：光的折射、光的全反射一、黄金知识点：1、光的折射现象、折射定律；2、折射率；3、光密介质、光疏介质，全反射；4、产生全反射的条件。二、要点大揭密：（一）光的折射现象、折射定律：1、光的折射现象：光从一种介质进入到另一种介质时传播方向发生改变的现象注意：(1)入射光线和法线的夹角叫入射角，折射光线和法线的夹角叫折射角两者都不是光线跟界面的夹角 (2 )在光的折射现象中，光路是可逆的2、折射定律： (1)内容：折射光线跟入射光线和法线在同一平面上，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 (2)公式：sinisin= n(常数)。 (3)注意：是入射角正弦跟折射角正弦成正比，而不是入射角跟折射角成正比；光由空气进入介质时ir，光由介质进入空气时iv，所以任何介质的折射率n=C/v=sini/sin1，不论是由真空进入介质，还是由介质进入真空，公式中的分子i是指在真空中光线与法线的夹角；介质的折射率由介质本身的特性及光的频率(以后将学到)共同决定；在折射现象中，当入射角为00时，折射角也为00。这是个特殊情况，但仍是折射现象，千万不要认为折射光线没偏折就不是折射现象。可用n=c/v理解nl。光线以300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夹角为900，则这块玻璃的折射率应为：A、0866； B、1732； C、1414； D、1500。作出反射和折射的光路如图所示，i为玻璃中的入射角，为反射角，为空气中的折射角。由反射定律可知：i=300，且由几何知识可得： r+=1800一900=900， 所以 =900一=600。根据光路可逆原理，光从A0入射后从OC折射出，反过来从CO入射必从OA折射，这时空气中的入射角为r，玻璃中折射角为i，故有 n=sin/sini=sin600sin300=1732 ，所以B选项正确。 分析光的折射问题，应先画出光路图，正确找出入射角和折射角，再应用折射定律或折射率公式分析讨论。必要时，还可应用光路可逆原理进行讨论。（四）光密介质、光疏介质、全反射1、光密介质和光疏介质：不同折射率的介质相比较，折射率小的叫光疏介质，折射率大的叫光密介质。 光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角。 2、全反射现象： 光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角逐渐增大，折射光线离法线越来越远，强度越来越弱，反射光线越来越强，当折射角达到900时，折射光线消失，只剩下反射光线，这种现象称为全反射现象（五）产生全反射条件： 1、临界角：折射角等于900时的入射角称为临界角C，sinC=1/n ； 注意：公式只适用于从介质射向真空或空气的临界角计算。 2、发生全反射充要条件：光从光密介质射入光疏介质；入射角大于等于临界角 图甲所示，一束平行光平行BC边入射到等腰直角棱镜的侧面上，已知棱镜玻璃临界角小于450，试完成光路图。 由于平行光是从空气进入玻璃，入射角i1等于450，折射角小于450，向底边偏折，射到BC面上；由几何关系，这时的入射角必定甲大于临界角450 ，发生全反射；反射光束射到侧面AC上，入射角等于AB面的折射角，所以出射光线仍然平行底边。光路如图乙所示。从图中可以看出：经过反射后的光束，从棱镜中射出时反转了1800需要说明的是：在AB侧面和AC侧面上都有反射光，图中没有画出。所以，在分析有关全反射现象的问题时，关键乙是抓住发生全反射的条件：(1)光由光密介质射向光疏介质，（2）入射角大于临界角。三、好题解给你：（一）本课预习题：1、关于光的折射现象，正确的判断是： A、光的传播方向发生改变的现象叫光的折射； B、折射定律是托勒密发现的； C、人观察盛水容器的底部，发现水变浅了； D、若光从空气射入液体中，它的速率一定减小。 2、如右图所示，虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线斜射向界面后发生反射与折射的光线，以下正确的说法是： A、bo不是入射光线； B、ao是入射光线； C、co是入射光线 ； D、ob是反射光线。3、某单色光在真空中的波长为，波速为c，它在折射率为n的介质中的速率为： A、cn ； B、c(n)； C、nc ； D、c 。4、一束光从介质射向空气(介面竖直)，已知光从这介质射向空气的临界角等于430，下图中正确的光路图是：5、某玻璃的临界角为420，当在玻璃中的某一光线射到玻璃与空气的分界面时，若入射角略小于临界角，则光线在空气中的折射角应为： A、小于420； B、小于600； C、小于900； D、无折射光线。参考答案：1、C D 2、A B D 3、A 4、A 5、C（二）基础题：1、当光线以300入射角从折射率为的介质中射向空气时，折射角应为 A、300； B、450； C、600； D、750 。 2、光从某介质中射入空气，入射角i从零开始增大到某一值的过程中，折射角r也随之增大，则下列说法中正确的是： A、比值ir不变； B、比值sinisinr不变； C、比值sinisinr是一个大于1的常数； D、比值sinisin是一个小于1的常数。3、用临界角为420的玻璃制成的三棱镜ABC，B=150， C=900，一束光线垂直AC面射入，如右图所示，它在棱镜内发生全反射的次数为： A、2次； B、3次； C、4次； D、5次参考答案：1、B 2、B D 3、B（三）应用题：1、一束光从空气射入某介质，入射光线与反射光线的夹角为900，折射光线与入射光线延长线间的夹角为150，则此介质的折射率为_；光在此介质中的传播速度为_ms。2、让光线斜通过一块两面平行的玻璃砖，下列判断中错误的是： A、出射光线的方向与平行玻璃砖的厚度有关； B、出射光线的方向与玻璃的折射率有关，n越大偏向角越大； C、光线通过玻璃砖后发生侧向移动而方向不变； D、光线通过玻璃砖时没有发生折射，出射光方向不变。3、如右图所示，ABC为直角玻璃棱镜，A=，玻璃的折射率为n ，一束光垂直于AB边射入，到达AC边时，正确的判断是： A、当sina1n ，在AC面上只发生光的反射；B、当sina1n，同时发生光的反射和折射； C、当sina1/n ，只发生光的折射； D、当sin1n，同时发生光的反射和折射。参考答案：1、1.414 ，2.12108 2、A B D 3、A D（四）提高题：1、如右图所示，点光源S发出白光，经三棱镜分光，人在侧面AC一侧沿折射后出射光线的方向观察S，可看到： ( ) A、一个白光点； B、光点上部是红色，下部是紫色； C、光点上部是紫色，下部是红色； D、看不到S的像。2、有一个底面直径和高都是d的空圆筒，眼在A 处恰好能看到底圆跟侧壁的交点B，如右图所示，现 将某种液体注满圆筒，在A处沿原方向看去，能看到底圆 的中心C，则这种液体的折射率为多大？3、某水池，实际深h，垂直水面往下看，其视深为多深？(设水的折射率为n)。参考答案：1、C 提示：作出红光和紫光的折射光路图即可。2、由折射定律得知n = sin/sini ，其中sini = ，sin=，代入后得：n = = 1.58 。3、设从水底发出的一条光线到界面处的入射角、折射角分别为i、， 则nsini = sin ，由于i、都很小，故sini tgi = x/h ，sin tg = x/h，可得视深为h / n 。 提示点：处理竖直往下看问题时都要用到本题这样的近似处理。（五）课后演武场：l、在水中的潜水员斜向看岸边的物体时，看到的物体将：( ) 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； D、以上三种情况都不可能。 2、红墙壁是由于何种原因造成的：( )A、墙壁吸收了红光； B、墙壁透过了红光； C、墙壁反射了红光； D、墙壁不能反射红光。3、如右图所示，一束白光射向正三棱镜的AB面，由于AC面为反射镜，光线经AC反射后，从BC射出射到屏上，则在光屏上可以看到：( ) A、彩色的光带，a端为红光，b端为紫光； B、彩色的光带，b端为红光，a端为紫光； C、略为变宽的白光， D、由于入射光的入射角不同，可能导致不同的结果，即上述三种情况均有可能。 4、观察者看见太阳刚刚从地平线升起时，关于太阳的实际位置，下列叙述中正确的是：( ) A、太阳位于地平线上方； B、太阳位于地平线下方； C、太阳位于地平线上 D、无法判断。 5、关于折射率，下述说法中正确的是：( ) A、根据nsinisinY可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比； B、根据nsinisin可知，介质的折射率可能为任何正数； C、根据ncv可知，介质的折射率与介质中的光速成反比； D、以上说法都不对。6、已知光线穿过介质I、II、III时的光路如右图所示，下面说法中正确的是：( )A、介质是光密介质； B、介质I的折射率最大；C、介质III的折射率比I大 ； D、光在介质III中光速最小。 7、一束单色光自真空射向折射率为2的介质的界面上形成反射光束和折射光束，下列说法正确的是：( ) A、反射光和折射光的颜色相同， B、反射光和折射光的光速相同， C、反射光和折射光的波长相同， D、反射光和折射光的频率相同。8、一条光线通过在水中的球形空气泡，表示出射光线的可能光线是图中的：( )A、a ； B、b ； C、c ； D、d9、用折射率为n的透明物质做成内、外半径分别 为a、b的空心球，如右图所示，球的内表面涂有能完 全吸收光的物质，则当一平行光射向此球时，球吸收的光 束的横截面积多大(指光束进入空心球前?10、如右图所示，宽为a的平行光束从空气斜 向入射到两面平行的玻璃板上表面，入射角为450，光束 中包含两种波长的光，玻璃对这两种波长光的折射率分 别为n115和n2，试求：每种波长的光射入上 表面后的折射角1 、 2 。为使光束从玻璃板下表面出射 时能分成不交叠的两束，玻