第二节光的折射全反射棱镜
第二节光的折射全反射棱镜
一、考点聚焦
?光的折射，折射定律，折射率。全反射和临界角Ⅱ级要求
?光导纤维Ⅰ级要求
?棱镜，光的色散Ⅰ级要求
二、知识扫描
1．光射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种介质时，其传播规律遵循折射定律．折射定律的差不多内容包含如下三个要点：①折射光线、法线、入射光线共面；②折射光线与入射光线分居法线两侧；③入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之
比，即：。
当光从空气〔折射率为1〕射入折射率为的介质时，上式变为：
。折射现象中光路是可逆的。
2．对两种介质来讲，n较大〔即v较小〕的介质称光密介质。光从光密介质 光疏介质，折射角大于入射角。注意：〔1〕光从一种介质进入另一介质时，频率不变，光速和波长都改变。
〔2〕同一介质对频率较大〔速度较小〕的色光的折射率较大。〔3〕光的颜色由频率决定。
3．当光从光密介质射向光疏介质，且入射角不小于临界角时，折射光线将消逝，这一现象叫做光的全反射现象．应用全反射现象举例：〔1〕光导纤维。〔2〕全反射棱镜。
4．假设光从光密介质〔折射率为n〕射向光疏介质〔折射率为
〕时，发生全反射的临界角C可由如下公式求得：。当光从光密介质射向空气〔折
射率为1〕时，求得全反射的临界角的公式又可表为：
5．玻璃制成的三棱镜，其光学特性是：〔1〕单色光从棱镜的一个侧面入射而从另一侧面射出时，将向棱镜的底面偏折。隔着棱镜看到物体的虚像比实际位置向顶角方向偏移。〔2〕复色光通过棱镜，由于各种单色光的折射率不同而显现色散现象，白光色散后形成由红到紫按一定次序排列的光谱。红光通过棱镜时偏折角较小〔因对红光折射率较小〕，紫光偏折射角较大。
三、好题精析
例1：假设地球表面不存在大气层，那么人们观看到的日出时刻与实际存在大气层的情形相比〔〕
A．将提早 B．将延后
C．在某些地区将提早，在另一些地区将延后 D．不变
解析：如图，a是太阳射出的一束光线，由真空射向大气层发生
折射，沿b方向传播到P点，在P处的人便看到太阳。假如没有
大气层，光束使沿a直线传播，同样的时刻在P点便看不到太
阳，须等太阳再上升，使a光束沿b线方向时才能看到太阳，
故没有大气层时看到日出的时刻要比有大气层时延迟．
点评：此题要求考生能够联系实际建立物理模型，并依照光的折
射定律分析推理。
例2：如下图，一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45o，下面四个光路图中，正确的选项是〔〕
解析：∵玻璃的折射率为n=1.5，∴全反射临界角为c= arcsin 3arcsin 1a n =，从图可知入射角a=45o＞c ，．故发生全反射，即A 图正确。 点评：当光从光密介质射向光疏介质时，专门可能发生全反射现象，考生要有此意识，并能依照
全反射的条件判定是否会发生全反射现象。
例3：如下图，a 、b 两细束单色光〔可能
是同种色光，也可能是不同色光〕分
不以垂直于三棱镜的一个腰的方向射
入两个不同的三棱镜，这两个三棱镜
是用同种介质材料做成的，但它们的
项角α、β大小不同，α＜β。两条
光线分不从另一个腰射出后，测得跟
入射光线方向相比，它们的偏折角θ大小相同。试判定a 、b 两种
单色光的频率21νν、间的关系。
解析：不能因为它们的偏折角相同就确信它们是同种色光，因为它
们在从另一腰射出时的入射角是不同的。此题的解法能够有两
种，一：能够用〝对比〞的思路。设想让a 光也和b 光一样从同一
点垂直于第二个三棱镜的一个腰射入，专门明显，跟原先相比，
当a 光射到另一个腰上时的入射角由α增大到了β。由于同一种
色光对同一种介质n 没有改变，入射角增大，折射角和偏折角
也必定同时增大，因此a 光射出时的偏折角将大于原先的θ，
其光线将如图14－〔a 〕所示。在此图中，a 、b 两种单色光射
到另一腰时的入射角相同〔差不多上β〕，比较它们的偏折程
度能够看出a 光的偏折角更大，因此能够判定a 光的频率比b 光
的频率高。二：能够用运算的方法。如图14—〔b 〕，设三棱
镜的顶角为γ，那么光线从一腰垂直射入，到达另一腰时的入
射角也是γ，由于偏折角为θ，因此拆射角为γ+θ。依照折射率的定义，能够推导出折射率的运算式为：n=γ
θγsin sin ）（+=cos θ+co t γ?sin θ，由于两种情形下偏折角θ是相同的，γ小的 cot γ反而大，对应的n 也大。由此题的α＜β，得到a 光的折射率大，因此a 光的频率比b 光的频率高。
点评：由以上两种解法比较可知，用作图法更巧妙，也更简洁一些．而用运算的方法更严密一些。
这两种解法差不多上专门好的．关于此题这类定性比较的情形，用作图法更好一些。 例4：一个横截面为半圆形的光学元件，其材料的折射率为n=2，一束
平行光以45o的入射角射向其上表面，如下图。求：在图中标出入射
光能从其半圆面上射出的范畴。
解析：如下图，设平行光射入该元件后的折射角为θ，依照折射定率定
义：n=θ
sin 45sin ?，可得θ=30o，由于所有入射光的入射角都相同，因此射入该元件后所有的折射光线仍旧平行。这些光
线中，从圆心O 射入的光线到达半圆周上的C 点时，入射角为0o，因此一定有光线射出。从C 点向左右两边移动，射到半圆周上的光线的入射角都将逐步增大。当入射角增大到临界角时，光线发生全反射，不再能够从该元件射出。由sin θ0=n 1，不难求出临界角为θ0=45o。设光线射到C 点左边某一点A 时刚好有入射角α=θ0=45o，从图中能够看出ΔAOD 中β=60o，因此γ=75o；同理设光线射到C 点右边某一点B 时刚好有入射角α=θ0=45o，从图中能够看出ΔBOE 中的σ=15o。只有以上得到的A 、B 两点间的圆弧上，才有光线射出。AB 弧的度数是90o。 点评：〔1〕对射到圆弧上的光线，一定要做出过该点的半径，因为该半径确实是法线。有了法
线，入射角、折射角就都好分析了。〔2〕通过这道题体会一下作图和运算的关系．做有关折射、全反射的题目，必须尽量准确地作图，同时利用几何关系进行运算。
例5：图为用透亮物质做成的空心球，其折射率为n ，内、外半径分不
为a 、b ，且b >>a ．内表面涂上能完全吸光的物质．当一束平行光
射向此球时被内表面吸取掉的光束在射进空心球前的横截面积
是多大？
解析：被球内表面吸取的光束的边缘光线与内表面相切，如图中AB
所示，并据对称性知，此光束在射入空心球前的横截面积是半径
为R 的圆，且R=bsini ．
由折射定律得n=sini ／sin γ，∴ R=nbsin γ
又∵ sin γ=a/b ，∴ R=na ，S=πR 2=πn 2a
2 点评：此题要求考生明白得题意后找到临界光线，在准确作图的基础上
利用几何关系求解。
四、变式迁移
1．一束光从空气射向折射率n ＝2的某种玻璃的表面，如下图，i 代表
入射角，那么〔 〕
A ．当i ＞45?时会发生全反射现象
B ．不管入射角多大，折射角r 都可不能超过45?
C ．欲使折射角30?，应以45?的角度入射
D ．当入射角i ＝arctg 2时，反射光线跟折射光线恰好相互垂直
2．一玻璃立方体，放在空气中，其折射率为1.5，一单色细光束从立方体的顶面斜射进来，然后
投射到它的一个侧面，咨询：
〔l 〕这光线能否从那个侧面射出？
〔2〕假如这光线能从这侧面射出，那么玻璃材料的折射率应满足什么条件？
答案：〔1〕不能；〔2〕n<2。
五、能力突破
1．如下图，两细束平行的单色光a 、b 射向同一块玻璃砖的上表面，
最终都从玻璃砖的下表面射出．玻璃对单色光a 的折射率较小，
那么以下讲法中正确的有〔 〕
A ．进入玻璃砖后两束光仍旧是平行的
B ．从玻璃砖下表面射出后，两束光都保持和入射时平行
C ．从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离一定减小了
D 从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离可能和射入前相同
2．图表示一束白光通过三棱镜的光路图，其中正确的选项是〔 〕
3．光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是〔 〕
A ．光从玻璃射到分界面上，入射角足够小
B ．光从玻璃射到分界面上，入射角足够大
C ．光从空气射到分界面上，入射角足够小
D ．光从空气射到分界面上，入射角足够大
4．一束太阳光射到以下器材上，可能显现的情形是〔 〕
A ．假设斜射到平面镜上，红光的反射角小于紫光的反射角；
B ．假设斜射到平行板玻璃上，红光的侧移最大；
C ．通过三棱镜时，红光偏折射角大于紫光的偏折角；
D ．假设平行主光轴射到凸透镜上，红光的焦距大于紫光的焦距．
5．A 与B 是两束平行的单色光，它们从空气中射入水中的折射角分不为r A 、r B ，假设r A ＞r B ，那么
〔 〕
A ．在空气中A 的波长大于
B 的波长
B ．在水中A 的传播速度大于B 的传播速度
C ．A 的频率大于B 的频率
D ．在水中A 的波长小于B 的波长
6．abc 为一全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如下图，一
束白光垂直入射到ac 面上，在ab 面上发生全反射，假设光线入射
点O 的位置保持不变，改变光线的入射方向〔不考虑自bc 面反射
的光线〕〔 〕
A ．使入射光按图中的顺时针方向逐步偏转，假如有色光射出ab
面，那么红光第一射出
B ．使入射光按图中的顺时针方向逐步偏转，假如有色光射出ab 面，那么紫光第一射出
C ．使入射光按图中所示的逆时针方向逐步偏转，红光将第一射出ab 面
D ．使入射光按图中所示的逆时针方向逐步偏转，紫光将第一射出ab 面
7．如下图，为了观看门外情形，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，
能够看到的
门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角。该玻璃的折射率为n ，圆柱长为l ，底面半径为r ，那么视场角是〔 〕
A ．arcsin 22l r nl +
B ．arcsin 22l r nr +
C ．arcsin
22l r n r + D ．arcsin 22l r n l +
8．有一种色光在真空中的波长和另一种色光在水中的波长相等，差不多上4000埃〔水对另一种
色光的折射率为4/3，咨询：
〔1〕这两种色光的颜色是否相同？
〔2〕它们的频率各是多少？
9．如下图，一条长度为 L=5.0rn 的光导纤维用折
射率为 n=2的材料制成。一细束激光由其
左端的中心点以α=45o的入射角射入光导纤
维内，通过一系列全反射后从右端射出。求：
〔1〕该激光在光导纤维中的速度v 是多大？
〔2〕该激光在光导纤维中传输所经历的时刻是多少？
10．半径为R 的玻璃半圆柱体，横截面如下图，圆心为O 。两条平行单色红光
沿截面射向圆柱面方向与底面垂直。光线1的入射点A 为圆柱面的顶点，
光线 2的入射点B ，∠AOB ＝60?，该玻璃对红光的折射率n ＝3。
〔1〕求两条光线经柱面和底面折射后交点与O 点的距离d 。
〔2〕假设入射的是单色蓝光，那么距离d 将比上面求得的结果大依旧小？
光的折射和全反射
页脚内容1 考点一 光的折射和全反射 13．[2015·江苏单科,12B(3)](难度★★)人造树脂是常用的眼镜镜片材料．如图所 示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P 点．已知光 线的入射角为30°，OA ＝5 cm ，AB ＝20 cm ，BP ＝12 cm ，求该人造树脂材 料的折射率n . 14．[2015·山东理综，38(2)](难度★★★)半径为R 、介质折射率为n 的透明圆柱体，过其轴线OO ′的截面如图所示．位于截面所在平面内的一细束光线，以角i 0由O 点入射,折射光线由上边界的A 点射出．当光线在O 点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B 点恰好发生全反射．求A 、B 两点间的距离． 15. [2015·海南单科，16(2)，8分](难度★★★)一半径为R 的半圆柱形玻璃砖，横 截面如图所示．已知玻璃的全反射临界角γ(γ＜π3 )．与玻璃砖的底平面成 (π 2 －γ)角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上．经 柱面折射后，有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直 接从玻璃砖底面射 出．若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光．求底面透光部分的宽度． 16．[2014·新课标全国Ⅱ，34(2)，10分](难度★★★)一厚度为h 的大平板玻璃水 平放置，其下表面贴有一半径为r 的圆形发光面．在玻璃板上 表面放置一半径为R 的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折 射率．
17．[2014·新课标全国Ⅰ，34(2)，9分](难度★★★)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n＝ 2. (1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？ (2)一细束光线在O点左侧与O相距 3 2 R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃 砖射出点的位置． 18．[2014·山东理综，38(2)](难度★★★)如图，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射．已知θ＝15°，BC 边长为2L，该介质的折射率为 2.求： (1)入射角i； (2)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c，可能用到： sin 75°＝6＋2 4或tan 15°＝(2－3)． 19．[2014·江苏单科，12B(3)](难度★★★)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图见题图．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d， 页脚内容2
高中物理—光的折射与全反射测试
光的折射与全反射（一）测试 A 卷 一、选择题 1、目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务. 关于光纤通信的下列说法, 正确的是（） A．光纤通信利用光作为载体来传递信息B．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理 C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理D．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝2、如图所示，两束单色光a、b分别照射到玻璃三棱镜AC面上的同一点，且都垂直AB边射出三棱镜（） A．a光的频率高B．b光的波长大C．a光穿过三棱镜的时间短D．b光穿过三棱镜的时间短 3、两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2，已知θ1>θ2 , 用n1、n2分别表示水对两单色光的折射率，v1、v2 分别表示两单色光在水中的传播速度，则（） A．n1< n2，v1
农药残留动态的原位衰减全反射红外光谱表征
农药残留动态的原位衰减全反射红外光谱表征 作者：姚焱， 张平， 陈绮洁， 刘文峰， 曾娟， 谢建军， 孙莉丽， 王小兰， YAO Yan， ZHANG Ping，CHEN Qi-jie， LIU Wen-feng， ZENG Juan， XIE Jian-jun， SUN Li-li， WANG Xiao-lan 作者单位：姚焱,孙莉丽,王小兰,YAO Yan,SUN Li-li,WANG Xiao-lan(广州大学植物抗逆基因功能研究广州市重点实验室,广州大学生命科学学院,广东 广州 510006)， 张平,陈绮洁,刘文峰,曾娟,ZHANG Ping,CHEN Qi-jie,LIU Wen-feng,ZENG Juan(广州大学化学化工学院,广东广州,510006)， 谢建军,XIE Jian- jun(广东出入境检验检疫局,广东广州,510623) 刊名： 光谱学与光谱分析 英文刊名：Spectroscopy and Spectral Analysis 年，卷(期)：2012,32(12) 被引用次数：1次 参考文献(5条) 1.刘志城;江定心;徐汉虹查看详情 2011(07) 2.郭建辉;杨淑娟;陈丽萍查看详情 2011(05) 3.王苏宁;李冠华;李有志查看详情 2011(04) 4.吴瑾光近代傅里叶变换红外光谱技术及应用 1994 5.查看详情 引证文献(1条) 1.刘文峰.陈绮洁.曾娟.黄丽林.张平乙酰甲胺磷农药的ATR-FTIR定量分析方法研究[期刊论文]-广州大学学报（自然科学版）2013(4) 引用本文格式：姚焱.张平.陈绮洁.刘文峰.曾娟.谢建军.孙莉丽.王小兰.YAO Yan.ZHANG Ping.CHEN Qi-jie.LIU Wen-feng. ZENG Juan.XIE Jian-jun.SUN Li-li.WANG Xiao-lan农药残留动态的原位衰减全反射红外光谱表征[期刊论文]-光谱学与光谱分析 2012(12)
光的折射、全反射
学案正标题 一、考纲要求 1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律. 2.掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算． 二、知识梳理 1.折射定律 (1)内容：如图所示，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：＝n. (3)在光的折射现象中，光路是可逆的． 2.折射率 (1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量． (2)定义式：n＝. (3)计算公式：n＝，因为v ①含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同． ②三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散． 三、要点精析 1.折射定律及折射率的应用 （1）折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关． （2）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． （3）同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小 （4）公式n＝中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中 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． 2.对全反射现象的四点提醒 （1）光密介质和光疏介质是相对而言的．同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质． （2）如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象．（3）在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的． （4）当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射． 3.全反射的有关现象及应用 （1）海水中浪花呈白色、玻璃(水)中气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起来“水淋淋”的、海市蜃楼、钻石的夺目光彩、水下灯照不到整个水面、全反射棱镜等都与光的全反射有关． （2）光导纤维 ①结构：简称光纤，是一种透明的玻璃纤维丝，直径在几微米到一百微米之间，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，即内芯是光密介质，外套是光疏介质； ②原理：光在光纤的内芯中传播，每次射到内、外层的界面上时，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射． 4.解决全反射问题的一般方法 （1）确定光是从光密介质进入光疏介质． （2）应用sin C＝确定临界角． （3）根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射． （4）如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图． （5）运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题．5.测定玻璃的折射率 （1）实验原理：用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O′B，确定出O′点，画出折射光线OO′，然后测量出角θ1和θ2，代入公式计算玻璃的折射率． （2）实验器材：白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖．（3）实验过程： ①铺白纸、画线． 第二节 全反射 教学目标 一、知识目标 1.知道什么是光疏介质，什么是光密介质. 2.理解光的全反射. 3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题. 4.知道光导纤维及其应用. 二、能力目标 1.会定性画出光疏介质进入光密介质或从光密介质进入光疏介质时的光路图. 2.会判断是否发生全反射并画出相应的光路图. 3.会用全反射解释相关的现象. 4.会计算各种介质的临界角. 三、德育目标 通过对蜃景现象的学习明确一切迷信或神话只不过是在人们未能明了科学真相时才托付于自然力的一种做法. ●教学重点 全反射条件，临界角概念及应用. ●教学难点 临界角概念、临界条件时的光路图及解题. ●教学方法 本节课主要采用实验观察、猜想、印证、归纳的方法得出全反射现象的发生条件、临界角概念等，对阅读材料“蜃景”补充了录像资料或CAI 课件，使其有更生动的感性认识. ●教学用具 光学演示仪（由激光发生器、带量角度的竖直面板、半圆形玻璃砖等组合） ●教学过程 一、引入新课 让学生甲到黑板前完成图19—21及图19—22两幅光路图（完整光路图） （学生甲画图时遗漏了反射光线） ［教师］光在入射到空气和水的交界面处时，有没有全部进入水中继续传播呢？ ［学生］有一部分被反射回去. （学生甲补画上反射光线） ［教师］很好.甲同学正确地画出了光从空气进入水中时的折射角… ［学生齐答］小于入射角. ［教师］光从水中进入空气时，折射角… ［学生齐答］大于入射角. ［教师］对.那么如果两种介质是酒精和水呢？ 二、新课教学 （一）光密介质和光疏介质 1.给出光密介质和光疏介质概念. 2.让学生指出图19—21中的光密介质和光疏介质，再指出图19—23中的光密介质和光疏介质.让学生自己体会出一种介质是光密介质还是光疏介质其实是相对的. 3.光从光疏介质进入光密介质，折射角________入射角；光从光密介质进入光疏介质，折射角________入射角. （本题让学生共同回答） （二）全反射 （设置悬念，诱发疑问） ［教师］在图19—22和图19—23中，折射角都是大于入射角的设想，当入射角慢慢增大时，折射角会先增大到90°，如果此时我们再增大入射角，会怎么样呢？ （这时可以让学生自发议论几分钟） ［学生甲］对着图19—22说是折射到水中去吗？ ［教师］你认为会出现图19—25这种情况吗？ （其余学生有的点头，有的犹疑） ［学生乙］应该没有了吧. ［学生丙］最好做实验看看. ［教师］好，那就让我们来做实验看看. 1.出示实验器材，介绍实验 . ［教师］半圆形玻璃砖可以绕其中心O在竖直面内转动如图19—26所示，入射光方向不变始终正对O点入射. 继续转动玻璃砖，学生看到当折射角趋于90°时，折射光线已经看不见了，只剩下反射光线.继续转动玻璃砖，增大入射角，都只有反射光线. （学生恍然大悟） ［教师］什么结果？ ［学生］折射角达到90°时，折射光线没有了，只剩下反射光线. ［教师］这种现象就叫全反射. （三）发生全反射的条件 1.临界角C ［要求学生根据看到的现象归纳］ 第二节光的折射全反射棱镜 一、考点聚焦 ?光的折射，折射定律，折射率。全反射和临界角Ⅱ级要求 ?光导纤维Ⅰ级要求 ?棱镜，光的色散Ⅰ级要求 二、知识扫描 1．光射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种介质时，其传播规律遵循折射定律．折射定律的差不多内容包含如下三个要点：①折射光线、法线、入射光线共面；②折射光线与入射光线分居法线两侧；③入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之 比，即：。 当光从空气〔折射率为1〕射入折射率为的介质时，上式变为： 。折射现象中光路是可逆的。 2．对两种介质来讲，n较大〔即v较小〕的介质称光密介质。光从光密介质 光疏介质，折射角大于入射角。注意：〔1〕光从一种介质进入另一介质时，频率不变，光速和波长都改变。 〔2〕同一介质对频率较大〔速度较小〕的色光的折射率较大。〔3〕光的颜色由频率决定。 3．当光从光密介质射向光疏介质，且入射角不小于临界角时，折射光线将消逝，这一现象叫做光的全反射现象．应用全反射现象举例：〔1〕光导纤维。〔2〕全反射棱镜。 4．假设光从光密介质〔折射率为n〕射向光疏介质〔折射率为 〕时，发生全反射的临界角C可由如下公式求得：。当光从光密介质射向空气〔折 射率为1〕时，求得全反射的临界角的公式又可表为： 5．玻璃制成的三棱镜，其光学特性是：〔1〕单色光从棱镜的一个侧面入射而从另一侧面射出时，将向棱镜的底面偏折。隔着棱镜看到物体的虚像比实际位置向顶角方向偏移。〔2〕复色光通过棱镜，由于各种单色光的折射率不同而显现色散现象，白光色散后形成由红到紫按一定次序排列的光谱。红光通过棱镜时偏折角较小〔因对红光折射率较小〕，紫光偏折射角较大。 三、好题精析 例1：假设地球表面不存在大气层，那么人们观看到的日出时刻与实际存在大气层的情形相比〔〕 A．将提早 B．将延后 C．在某些地区将提早，在另一些地区将延后 D．不变 解析：如图，a是太阳射出的一束光线，由真空射向大气层发生 折射，沿b方向传播到P点，在P处的人便看到太阳。假如没有 大气层，光束使沿a直线传播，同样的时刻在P点便看不到太 阳，须等太阳再上升，使a光束沿b线方向时才能看到太阳， 故没有大气层时看到日出的时刻要比有大气层时延迟． 点评：此题要求考生能够联系实际建立物理模型，并依照光的折 射定律分析推理。 例2：如下图，一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45o，下面四个光路图中，正确的选项是〔〕 案例：全反射 该案例是人教版教材选修3-4中第十三章《光》的第七节课，从整个章节的知识安排来看，本节是此章的重点，具有承上启下的作用。承上——通过本节内容总结性地应用直线传播、反射、折射知识，进一步从本质上理解和应用折射定律和折射率，有效体会和熟练应用光路可逆解决光的传播问题；启下——可指导性地研究和学习“棱镜”。同时，本节内容与生产和科技应用联系紧密，是实现课堂知识学习走向课外、走向生产、走向科技的重要教学内容。整节课主要侧重使学生通过合作探究理解全反射现象、发生全反射现象的条件，以及生活中的一些全反射现象，如海市蜃楼现象、生活中熟悉的应用，例如望远镜和光导纤维等，故本节课采用多媒体环境下开展教学是非常适合的，充分地利用多媒体课件的优势让学生自己总结生活中与全反射现象有关的内容。通过不同介质中折射现象的分析和全反射现象视频的观看使学生提高了分析问题、归纳问题的能力。 一、案例背景（基本信息） 设计者：郭勇，清原满族自治县高级中学，中学二级 学生：清原满族自治县高级中学高二（10）班，58人 教材：高中物理（人教版）选修3-4 教学设计指导者：李东风抚顺市教师进修学院中学高级教师 杨薇沈阳师范大学副教授 二、教学内容分析 1．教材的地位与作用 本节内容是学生在初中内容基础上的进一步提高，让学生从定性认识提高到定量研究，是高中物理光现象教学中的重点内容之一，主要介绍了全反射现象、发生全反射现象的条件及全反射现象的应用，是反射和折射的交汇点。全反射现象的研究，既是对反射和折射知识的巩固与深化，又为“棱镜”的学习作了铺垫，同时全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关，所以学习这部分知识有着重要的现实意义。 2．知识的特点 本节讲述几何光学的基础知识，主要讲述光的反射、光的折射、全反射和光 图14-2-1 图 14-2-2 第二节 光的折射、全反射 【基础知识再现】 一、光的折射现象 光传播到两种介质的分界面上，一部分光进入另一种介质中，并且改变了原来的传播方向，这种现象叫光的折射。 1、光的折射定律：同样要抓住“三线（入射光线、折射光线、法线）二角（入射角、折射角）。 如图14-2-1所示，光从真空（或空气）进入介质有：n r i =sin sin 2、折射率（n ） 定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i 的正弦跟折射角r 的正弦之比n ，叫做这种介质的折射率。 r i n sin sin = 说明：①折射率是表示光线在透明介质界面上发生偏折程度的物理量，与入射角i 及折射角r 无关。在入射角相同时，对同一种光线、折射率越大，折射光线偏离原方向的程度越大。 ②折射率和光在介质中传播的速度有关。 v c n = 其中s m c /1038?=，v 为介质中光速，n 为介质折射率，总大于1，故光在介质中的速度必小于真空中的光速。 ③在折射现象中，当入射角为?0，折射角也为?0，这是个特殊现象，但仍是折射现象。 二、全反射 光照射到两种介质的界面上，光线全部反射回原介质的现象叫全反射。 发生全反射的条件： 1、从光密介质射向光疏介质。 2、入射角大于或等于临界角C 。n C 1sin = 。 说明：①光密介质和光疏介质是相对的，如酒精相对于水为光密介质，酒精相对于水晶来说是光疏介质。 ②光从光密介质到光疏介质时，折射角大于入射角。光从光疏介质射入到光密介质时，折射角小于入射角。 ③发生全反射时，遵从反射定律及能量守恒。此时折射光的能量已经减弱为零，反射光能量与入射光能量相等。 ④全反射的应用：光导纤维。 三、棱镜、光的色散 1、三棱镜可以改变光的行进方向，起控制光路的作用。三棱镜通过二次折射使光产生较大的偏向角，由于介质对不同的单色光的折射率不同，其中紫光折射率最大，红光折射 率最小，因此当白光射向三棱镜时，紫光偏折最明显，而红光偏折最小，这就形成了如图14-2-2所示的光的色散现象。 本节前言 第二节全反射 北宋著名科学家沈括在《梦溪笔谈》中写到：夏天，在山东蓬莱、栖霞，从平静无风的海面上向远方望去，有时能看到山峰、船舶、楼台、宫室、城池、人物、车马等出现在空中，谓之海市蜃楼。我们在炎炎夏日，行走在柏油路面上的话，也常能看到前方不远处一片潮湿，路灯花池的倒影清晰可见，可到了那儿依旧是滚烫的路面，一丁点水也没有。这些虚无飘渺的蜃景是怎样形成的呢？具备怎样的科学道理呢？这节内容将会带我们去探索这一神奇现象的形成根源，知道全反射的形成条件；并通过水流实验来让我们认识光导纤维，从而进一步了解它在医学、工业、国防科技、通讯领域中的广泛应用。 §1.2全反射 我们常用“井底之蛙”、“坐井观天”来形容人眼光狭窄，阅历短浅。可将桶里注满水后，这桶里之蛙所看到的“天”就非“昔日之天”了，它甚至能将水面上的世界一览无余呢！也许会游泳的你在水下也拥有过同样的感受吧！那么这是什么道理呢？ 当光由光密介质射向光疏介质时，由折射定律可知，折射角大于入射角，我们称之为远线折射。反之，则称为近线折射。 再增大入射角，则反射光线，折射光线会如何传播呢？ 接下来我们用激光发射器、光具盘、半圆形玻璃砖做的演示实验，注意观察相应的现象。 相关知识点：海市蜃楼 灼热的太阳烘烤着一望无际的沙漠。一支干渴的驼队在沙漠中艰难的行进着。突然在远方地平线上，奇迹股的出现了一个大湖，湖面闪烁着耀眼的银光，在湖边还有一些苍翠的棕 榈树，它们在水面下映出秀丽的倒影，这是多么让人心怡的景色啊！它给干渴的驼队带来了希望。可正当人们满怀希望奔跑过去时，它却又奇迹股地消失了。 这样的一种幻景也常出现在海面上，如水手们常传说的“荷兰飞船”的故事中所说：当人们在海上航行的时候，在海面上突然出现一只飘忽不定的船队。它有时在你的一侧并行，似乎在暗中监视着你；有时它又忽然神秘地离你远去；有时，它又张帆对准你驶来。它不理睬你的任何信号，也没有一点声息，就在马上要和你相撞的时候，它又忽然消失得无影无踪了。 这幻景有时还会出现在天空，那城市、楼阁、来往行人、车辆在空中清晰可见。在无风的条件下，这种幻景能持续数小时之久。以前的人们误以为是天堂出现了。 在我国东部沿海，这种幻景情况也时常看到。在古代中国的学者认为这是一种海里的怪兽吐出的气化成的，这种怪兽叫蜃，形体十分巨大。所谓海市蜃楼，指的就是海中的街市和蜃气所结成的楼宇。由于当初人们缺乏科学知识，故对这种现象感到十分神秘和害怕。 下面我们来看一下动画演示，来了解海市蜃楼的成因。 右图：2001年8月4日18时25分， 记者看到在距敦煌市以西南40公里的沙漠 上出现海市蜃楼，这幻景中的城市经仔细辨 认后确定是阿克塞县城。此城距敦煌西南 80公里，两城之间全部是沙漠，阿克塞是 一座在沙漠中新建的城市。 右图：2004年2月3日中午，烟台山出现 罕见的海市蜃楼奇观，人间仙境蓬莱阁清晰 浮现在烟台山上，引得人们驻足观望。 全反射 在该实验过程中，随着入射角的不断增大，反射光线逐渐增强，折射光线逐渐减弱，如继续增大入射角，则出现折射光线完全消失，入射光线全部被反射回去的现象。 入射光线在介质分界面上被全部反射的现象称为光的全反射。 高二【光的折射全反射】练习题 一、选择题(以下每小题均为多项选择题) 1．如图1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( ) 图1 A．介质2相对介质1的相对折射率为 3 B．光在介质2中传播的速度小于光在介质1中传播的速度 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 解析光从介质1射入介质2时，入射角与折射角的正弦之比叫做介质2相 对介质1的相对折射率，所以有n21＝sin 60° sin 30° ＝3，选项A正确；因介质2 相对介质1的相对折射率为3，可以得出介质2的绝对折射率大，因n＝c v ， 所以光在介质2中传播的速度小于光在介质1中传播的速度，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；先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。 答案ABE 2．频率不同的的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图2所示，下列说法正确的是( ) 图2 A．单色光1的频率大于单色光2的频率 B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度 C．可能单色光1是红光，单色光2是蓝光 D．无论怎样增大入射角，单色光1和2都不可能在此玻璃板下表面发生全反射 E．若让两束光从同种玻璃射向空气，单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 解析由n＝sin θ sin r 可知，单色光1的折射率大一些，单色光1的频率大于 单色光2的频率，A正确；由v＝c n 知，在玻璃中单色光1的传播速度小于单 色光2的传播速度，B错误；因为红光的折射率小于蓝光，所以C错误；从 空气射向玻璃板的单色光一定能从玻璃中射出，D正确；临界角sin C＝1 n ， 所以让两束光从同种玻璃射向空气，单色光1的临界角小，E正确。 答案ADE 3．如图3所示为一正三角形玻璃砖，边长为l，AO为三角形的中线。现有a、b 两束不同频率的可见细光束垂直于BC边从真空射入该三角形玻璃砖，入射时两束光到O点的距离相等，两束光经玻璃砖折射后相交于中线AO的右侧P 处，则以下判断正确的是( ) 第I 卷（选择题） 请点击修改第I 卷的文字说明 评卷人 得分 一、选择题（题型注释） 1.（单选）如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为（ ） A. 2 B. 1.5 C. 3 D. 2 2. 如图所示是一种折射率3 n 的棱镜。现有一束光线沿MN 方向射到棱镜的AB 面上，入射 角的大小i ＝60°，求： （1）光在棱镜中传播的速率； （2）画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路图，要求写出简要的分析过程。 3.（多选）一束光从空气射向折射率n=2的某种玻璃的表面，则下列说法正确的是:（ ） A ．当入射角大于450时会发生全反射 B ．无论入射角多大，折射角都不会超过450 C ．入射角为450时，折射角为300 D ．当入射角为arctan 2时，反射光线跟折射光线恰好垂直 第II卷（非选择题） 请点击修改第II卷的文字说明 评卷人得分 二、填空题（题型注释） 4.直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB面的夹角α= 60°．已知这种玻璃的折射率n =2，则： ①这条光线在AB面上的的入射角为； ②图中光线ab （填“能”或“不能”）从AC面折射出去． 5.如图所示，一个用透明材料制成的截面为直角三角形的三棱镜ABC．现在有一束单色光从空气中以θ=45°的入射角自直角边AB射入，折射时的偏转角为15°，然后光线射到AC 面而刚好发生了全反射，则这种透明材料的折射率为________，全反射的临界角为_________，角∠A=________. 6.如图所示，用某种透光物制成的直角三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像__________________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3________，P4________.记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°.则该透光物质的折射率n＝________，并在图中画出正确完整的光路图． 评卷人得分 三、实验题（题型注释） 第I卷（选择题） 请点击修改第I卷的文字说明 评卷人得分 一、选择题（题型注释） ~ 1.（单选）如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为（） A. 2 B. 1.5 C. 3 D. 2 2. 如图所示是一种折射率 3 n的棱镜。现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB面上，入 射角的大小i＝60°，求： （ （1）光在棱镜中传播的速率； （2）画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路图，要求写出简要的分析过程。 3.（多选）一束光从空气射向折射率n=2的某种玻璃的表面，则下列说法正确的是:（） A．当入射角大于450时会发生全反射 B．无论入射角多大，折射角都不会超过450 C．入射角为450时，折射角为300 D．当入射角为arctan2时，反射光线跟折射光线恰好垂直 … 第II卷（非选择题） 请点击修改第II卷的文字说明 评卷人得分 二、填空题（题型注释） \ 4.直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB 面的夹角α= 60°．已知这种玻璃的折射率n =2，则： ①这条光线在AB面上的的入射角为； ②图中光线ab （填“能”或“不能”）从AC面折射出去． 5.如图所示，一个用透明材料制成的截面为直角三角形的三棱镜ABC．现在有一束单色光从空气中以θ=45°的入射角自直角边AB射入，折射时的偏转角为15°，然后光线射到AC 面而刚好发生了全反射，则这种透明材料的折射率为________，全反射的临界角为_________，角∠A=________. ? 6.如图所示，用某种透光物制成的直角三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像__________________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3________，P4________.记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°.则该透光物质的折射率n＝________，并在图中画出正确完整的光路图． 评卷人得分 ￥ 三、实验题（题型注释） 全反射 教学目标 一、知识目标 1.知道什么是光疏介质，什么是光密介质. 2.理解光的全反射. 3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题. 4.知道光导纤维及其应用. 二、能力目标 1.会定性画出光疏介质进入光密介质或从光密介质进入光疏介质时的光路图. 2.会判断是否发生全反射并画出相应的光路图. 3.会用全反射解释相关的现象. 4.会计算各种介质的临界角. 三、德育目标 1.体会本节实验中“让入射光正对半圆形玻璃砖中心从曲面入射”是在设计实验时设计者为突出主要矛盾而控制实验条件达到略去次要矛盾的高明做法. 2.通过对蜃景现象的学习再次明确一切迷信或神话只不过是在人们未能明了科学真相时才托付于自然力的一种做法. ●教学重点 全反射条件，临界角概念及应用. ●教学难点 临界角概念、临界条件时的光路图及解题. ●教学方法 本节课主要采用实验观察、猜想、印证、归纳的方法得出全反射现象的发生条件、临界角概念等，对阅读材料“蜃景”补充了录像资料或CAI课件，使其有更生动的感性认识. ●教学用具 光学演示仪（由激光发生器、带量角度的竖直面板、半圆形玻璃砖等组合） ●教学过程 一、引入新课 让学生甲到黑板前完成图1及图2两幅光路图（完整光路图） 图1 图2 ［教师］光在入射到空气和水的交界面处时，有没有全部进入水中继续传播呢？ ［学生］有一部分被反射回去. （学生补画上反射光线） ［教师］很好.甲同学正确地画出了光从空气进入水中时的折射角… ［学生齐答］小于入射角. ［教师］光从水中进入空气时，折射角… ［学生齐答］大于入射角. ［教师］对.那么如果两种介质是酒精和水呢？ 二、新课教学 （一）光密介质和光疏介质 1.给出光密介质和光疏介质概念.（课件展示） 2.[学生活动]思考：n 水＝1.33 n 玻璃 ＝1.5-1.9 n 金刚石 ＝2.42 考点1 光的折射和全反射 1.（09·全国卷Ⅰ·15） 某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜，两平面镜相互平行，物体距离左镜4m ，右镜8m ，如图所示，物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像与物体的距离是（ B ） A ．24m B ．32m C ．40m D ．48m 解析：本题考查平面镜成像.从右向左在左镜中的第一个像是物体的像距离物体8cm,第二个像是物体在右镜所成像的像,第3个像是第一个像在右镜中的像在左镜中的像距离物体为32cm. 2.（09·全国卷Ⅱ·21）一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC 为直角三角形（AC 边末画出），AB 为直角边∠ABC=45°；ADC 为一圆弧，其圆心在BC 边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P 为一贴近玻璃砖放置的、与AB 垂直的光屏。若一束宽度与AB 边长度相等的平行 光从AB 边垂直射入玻璃砖，则 （ BD ） A. 从BC 边折射出束宽度与BC 边长度相等的平行光 B. 屏上有一亮区，其宽度小于AB 边的长度 C. 屏上有一亮区，其宽度等于AC 边的长度 D. 当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大 解析：本题考查光的折射和全反射.宽为AB 的平行光进入到玻璃中直接射到BC 面,入射角为45o >临界角5 .11 arcsin =θ,所以在BC 面上发生全反射仍然以宽度大小为AB 长度的竖直向下的平行光射到AC 圆弧面上.根据几何关系可得到在屏上的亮区宽度小于AB 的长度,B 对.D 正确。 3.（09·广东物理·14）（1）在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹。彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射，再折射后形成的。光的折射发生在两种不同介质的 上，不同的单色光在同种均匀介质中 不同。 答案：（1）界面，传播速度 4.（09·四川·21）如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r ，外圆半径为R ，R ＝2r 。 第I 卷（选择题） 一、选择题（题型注释） 1.（单选）如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为（ ） A. 2 B. 1.5 C. 3 D. 2 2. 如图所示是一种折射率3 n 的棱镜。现有一束光线沿MN 方向射到棱镜的AB 面上，入射 角的大小i ＝60°，求： （1）光在棱镜中传播的速率； （2）画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路图，要求写出简要的分析过程。 3.（多选）一束光从空气射向折射率n=2的某种玻璃的表面，则下列说法正确的是:（ ） A ．当入射角大于450时会发生全反射 B ．无论入射角多大，折射角都不会超过450 C ．入射角为450时，折射角为300 D ．当入射角为arctan 2时，反射光线跟折射光线恰好垂直 第II卷（非选择题） 二、填空题（题型注释） 4.直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB面的夹角α= 60°．已知这种玻璃的折射率n =2，则： ①这条光线在AB面上的的入射角为； ②图中光线ab （填“能”或“不能”）从AC面折射出去． 5.如图所示，一个用透明材料制成的截面为直角三角形的三棱镜ABC．现在有一束单色光从空气中以θ=45°的入射角自直角边AB射入，折射时的偏转角为15°，然后光线射到AC 面而刚好发生了全反射，则这种透明材料的折射率为________，全反射的临界角为_________，角∠A=________. 6.如图所示，用某种透光物制成的直角三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像__________________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3________，P4________.记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°.则该透光物质的折射率n＝________，并在图中画出正确完整的光路图． 三、实验题（题型注释） 高中物理 【光的折射全反射】典型题 1．(多选)已知介质对某单色光的临界角为θ，则() A．该介质对此单色光的折射率为 1 sin θ B．此单色光在该介质中传播速度为c sin θ(c为真空中光速) C．此单色光在该介质中的波长是真空中波长的sin θ倍 D．此单色光在该介质中的频率是真空中的 1 sin θ 解析：选ABC．介质对该单色光的临界角为θ，它的折射率n＝ 1 sin θ，A正确；此单色 光在介质中的传播速度v＝c n ＝c sin θ，B正确；波长λ＝v f ＝c sin θ c λ0 ＝λ0sin θ，C正确；光的频率是由光源决定的，与介质无关，D错误． 2．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是() A．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．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大 D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大 解析：选A．光纤内芯比外套折射率大，在内芯与外套的界面上发生全反射，A对，B 错；频率大的光，波长短，折射率大，在光纤中传播速度小，C、D错． 3．如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，则() A．λa<λb，n a>n b B．λa>λb，n a 解析：选B ．一束光经过三棱镜折射后，折射率小的光偏折较小，而折射率小的光波长较长．所以λa >λb ，n a 光的折射、全反射复习专题 【考点梳理】 一、光的折射 1．光的折射光：从一种介质进入另一种介质时， 传播方向发生改变的现象称为光的折射现象． 2．光的折射定律： (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． 3．折射率 (1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折 射角的正弦之比，叫做这种介质的折射率． （2）公式：12 sin sin n θθ＝ （3）折射率和光速的关系 折射率与光在介质中传播的速度关系，当C 为真空中光速，?为介 质中光速时： 式中83.010/c m s =?c ，n 为介质的折射率，总大于1，故光在介质中的传播速度小于真空中的光速． 4．在光的折射现象中，光路是可逆的． 5.两种介质相比较，折射率较大的介质叫做光密媒质介质，折射率较小的介质叫做光疏介质． 【重点提示】 (1)求某种介质的折射率，必须是让光从真空射入该介质，即12 sin sin n θθ＝ 中θ1是真空中的入射角，θ2是介质中的折射角．已知传播速度时00=C f n v f λλλλ=＝ (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． (4)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)光从光疏 介质射向光密 介质时,折射线靠近法线,光从光密介质射向光疏 介质时,折射线远离法线. 二、全反射 1．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质．(2)入射角等于或大于临界角。 2．现象：折射光完全消失，只剩下反射光． 3．临界角：sin C ＝1/n ，C 为折射角等于90°时的入射角． 4．应用： (1)全反射棱镜． (2)光导纤维，如图所示． 例1、[2014·福建卷Ⅰ] 如图， 一束光由空气射向半圆柱体玻 璃砖，O 点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是( ) 2、如图所示，光在真空和介质的界面MN 上发生偏折，那么下列说法正确的是( ) 全反射 二、全反射 1．全反射及临界角的概念 (1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增大到某一角度，折射光线就会消失，只剩下反射光线的现象。 (2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角。用字母C表示。 2．全反射的条件 要发生全反射，必须同时具备两个条件： (1)光从光密介质射入光疏介质。 (2)入射角等于或大于临界角。 3．临界角与折射率的关系 光由介质射入空气(或真空)时，sin C＝1 n(公式)。 三、全反射的应用 1．全反射棱镜 (1)形状：截面为等腰直角三角形的棱镜。 (2)光学特性： ①当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生全反 射，光线垂直于另一直角边射出。 ②当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生一次全反射，使光的传播方向改变了180°。 2．光导纤维及其应用 (1)原理：利用了光的全反射。 (2)构造：光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外层透明介质两层组成。 内芯的折射率比外层的大，光传播时在内芯与外层的界面上发生全反射。 (3)主要优点：容量大、能量损耗小、抗干扰能力强，保密性好等。 达标练习 1、华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”。 光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图13-2-3所示，其内芯 和外套材料不同，光在内芯中传播。下列关于光导纤维的说法中正确的是() A．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．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大 D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大《全反射》教案
第二节光的折射全反射棱镜
案例：全反射
光的折射全反射
全反射
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