1、课标版 物理第 3讲 光的折射 全反射一、光的折射1.折射现象 :光从一种介质进入另一种介质时 ,在界面上光路 的现象。2.折射定律 :折射光线与入射光线、法线在同一平面内 ,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 n12= 。3.折射率(1)定义 :光从真空射入某种介质发生折射时 ,入射角 1的正弦与折射角 2的正弦之比 ,叫做这种介质的折射率。教材研读发生改变(2)表达式 n= 。(3)决定因素 :由介质本身及光的频率共同决定。(4)折射率与光速的关系介质的折射率等于光在真空中的速度与在该介质中的速度之比 ,即 n= 。(5)光疏介质与光密介质两种介
2、质相比较 ,折射率大的介质叫 介质 ,折射率小的介质叫 介质。光密 光疏自测 1 (辨析题 )(1)光的传播方向发生改变的现象叫光的折射。 ( )(2)无论是折射光路 ,还是全反射光路都是可逆的。 ( )(3)在同一种介质中 ,光的频率越大 ,折射率越大。 ( )(4)密度大的介质一定是光密介质。 ( )答案 (1) (2) (3) (4)二、全反射1.定义 :光从 射向 ,当入射角增大到某一角度时 , 光线将消失 ,只剩下 光线的现象。2.条件(1)光从 介质射向 介质。(2)入射角 临界角。3.临界角 :折射角等于 90时的入射角。若光从光密介质 (折射率为 n)射向真空或空气时 ,发生全
3、反射的临界角为 C,则 sin C = 。4.全反射现象的应用(1)解释现象 :如水中的气泡看起来特别亮。(2)光导纤维光密介质 光疏介质折射 反射光密 光疏大于等于a.构造 :它由内芯和外套两层组成 ,内芯的折射率比外套的大 ,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。b.光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强等。自测 2 光导纤维由 “内芯 ”和 “包层 ”两个同心圆柱体组成 ,其中心部分是内芯 ,内芯以外的部分为包层 ,光从一端进入 ,从另一端射出。下列说法正确的是 ( )A.内芯的折射率大于包层的折射率B.内芯的折射率小于包层的折射率C.不同频率的可见光从同一根光导纤维的一端传输
4、到另一端所用的时间相同D.若紫光以如图所示角度入射时 ,恰能在内芯和包层分界面上发生全反射 ,则改用红光以同样角度入射时 ,也能在内芯和包层分界面上发生全反射答案 A 因光导纤维是依据全反射原理工作的 ,可知内芯的折射率大于包层的折射率 ,选项 A正确 B错误 ;不同频率的可见光从同一根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间不相同 ,选项 C错误 ;若紫光以如图所示角度入射时 ,恰能在内芯和包层分界面上发生全反射 ,则改用红光以同样角度入射时 ,由于红光的临界角大于紫光的临界角 ,所以红光不能在内芯和包层分界面上发生全反射 ,选项 D错误。考点一 折射定律及折射率的应用1.对折射率的理解(1)公
5、式 n= 中 ,不论是光从真空射入介质 ,还是从介质射入真空 ,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间的夹角。(2)折射率由介质本身的性质决定 ,与入射角的大小无关。(3)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。(4)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。(5)同一种色光 ,在不同介质中虽然波速、波长不同 ,但频率相同。2.光路的可逆性 :在光的折射现象中 ,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入射光线射出。考点突破典例 1 (2015河南开封
6、模拟 )半径为 R的玻璃圆柱体 ,截面如图所示 ,圆心为O,在同一截面内 ,两束相互垂直的单色光射向圆柱面的 A、 B两点 ,其中一束沿 AO方向 , AOB=30,若玻璃对此单色光的折射率 n= 。(1)试作出两条光线从射入到第一次射出的光路途径 ,并求出 B光第一次射出圆柱面时的折射角 (当光线射向柱面时 ,如有折射光线则不考虑反射光线 )并作出光路图。(2)求两条光线经圆柱体后第一次射出的光线的交点 (或反向延长线的交点 )与 A点的距离。答案 (1)见解析 (2)( -1)R解析 (1)A光过圆心 ,射入和射出玻璃圆柱体方向始终不变 ,射出玻璃圆柱体的折射角为 0。 B光从 B点射入 ,设折射角为 r,第一次在 C点射出 ,设 B光第一次射出圆柱面时的折射角为 i2,由折射定律 ,n= ,解得 r=30。
