2012课堂高考物理大一轮361度全程复习课件：光的折射 全反射

第三节

光的折射

全反射

1.折射定律(如图 13-3-1 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. (2)表达式： sin θ1 =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= ,不能说 n 与 sin θ1 成正比、与 sin θ2 成反比.折射 sin θ2 率由介质本身的光学性质和光的频率决定. c (3)计算公式：n=v,因为 v<c,所以任何介质的折射率总大于 1.【应用提示】 sin θ1 (1)公式 n= 中，不论是光从真空射入介质，还是由介质 sin θ2

射入真空， 1 总是真空中的光线与法线间的夹角， 2 总是介质中的光线与法线 θ θ 间的夹角. (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.

3.全反射 (1)条件：①光从光密介质射入光疏介质. ②入射角大于等于临界角. (2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光. 1 (3)临界角：折射角等于 90° 时的入射角，用 C 表示，sin C=n.

【答案】 B

1.光的色散 (1)色散现象 白光通过三棱镜会形成由红到紫七种 色光组成的彩色光谱， 如图13-3-3所示. (2)成因

由于n红<n紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同，就是说紫光偏折得更明显些，当它们射到另一个界面 时，紫光的偏折角最大，红光偏折角最小.

(3)各种色光的比较

2.玻璃砖对光路的控制两面平行的玻璃砖，出射光线和入射光线

平行，且光线发生了侧移.如图13-3-4所示.

3.三棱镜对光路的控制对光路的作用

(1)光密三棱镜：光线两次折射均向底面偏折，偏折角为δ,如图13-3-5所示.

(2)光疏三棱镜：光线两次折射均向顶角偏折.

(3)全反射棱镜(等腰直角棱镜),如图13-3-6所示.①当光线从一直角边垂直射入时，在斜边发生全反射，从另一直 角边垂直射出(如图13-3-6甲). ②当光线垂直于斜边射入时，在两直角边发生全反射后又垂直于 斜边射出(如图13-3-6乙),入射光线和出射光线互相平行.

(2010·潍坊模拟)如图13-3-7所示，一束截面为圆形 (半径为R)的平行复色光垂直射向一玻璃半球的平面，经折射后在屏

幕S上形成一个圆形彩色亮区.已知玻璃半球的半径为R,屏幕S至球心的距离为D(D>3R),不考虑光的干涉和衍射，试问： (1)在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色？

(2)若玻璃

半球对(1)中色光的折射率为n,请你求出圆形亮区的最大半径.

【标准解答】

(1)由于紫光频率最大，折射率最大，偏折角最大，

故最外侧为紫色.(2)如图所示，紫光刚要发生全反射时的

临界光线射在屏幕S上的点E到亮区中心G的距离r就是所求最大半径.

设紫光临界角为 C,由全反射的知识可知： 1 sin C=n R 由几何知识可知：AB=Rsin C= n n2-1 OB=Rcos C=R n R FB=AB· C= tan n n2-1 nR GF=D-(OB+BF)=D- 2 n -1 GE GF AB= FB GF 所以有：r=GE= FB· AB=D n2-1-nR.

1.实验原理 如图 13-3-8 所示，当光线 AO1 以一定的入射角 θ1 穿过两面平行 的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线 AO1 对应的出射光线 O2B,从 而求出折射光线 O1O2 和折射角 θ2, 再根据 n= 璃的折射率. sin θ1 PN 或 n= 算出玻 sin θ2 QN′

2.实验步骤

(1)如图13-3-9所示，把白纸铺在木板上.

(2)在白纸上画一直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的 法线NN′,并画一条线段AO作为入射光线. (3)把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa′重合，再用直 尺画出玻璃砖的另一边bb′.

(4)在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2.(5)从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视

线的方向直到P1的像被P2的像挡住.再在bb′一侧插上两枚大头针P3、P4,使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P3本身及P1、P2的像. (6)移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位 置，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′.连接O、O′,OO′就是玻璃砖内 折射光线的方向.∠AON为入射角.∠O′ON′为折射角. (7)改变入射角，重复实验.