【物理教案】2021江苏高考物理：第十四章第3讲光的折射　全反射

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第3讲　光的折射　全反射
一、光的折射定律　折射率
1．折射定律
(1)内容：如图 1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．
图1
(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<c，所以任何介质的折射率都大于
1 .
(4)当光从真空(或空气)斜射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质斜射入真空(或
空气)时，入射角小于折射角．
3．折射率的理解
(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．
自测 1　如图 2所示，MN 是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部
分光被反射，一部分光进入液体中．当入射角是 45°时，折射角为 30°，则以下说法正确的
是(　　)
图2
A．反射光线与折射光线的夹角为 120°
B．该液体对红光的折射率为
C．该液体对红光的全反射临界角为 45°
D．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角也是 30°
答案　C
二、全反射　光导纤维
1．定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部 消失，
只剩下反射光线的现象．
2．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质．(2)入射角大于或等于临界角．
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，
发生全反射的临界角为 C，则 sin C＝.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．
4．光导纤维
光导纤维的原理是利用光的全反射，如图 3所示．
图3
自测 2　(多选)光从介质 a射向介质 b，如果要在 a、b介质的分界面上发生全反射，那么必
须满足的条件是(　　)
A．a是光密介质，b是光疏介质
B．光在介质 a中的速度必须大于在介质 b中的速度
C．光的入射角必须大于或等于临界角
D．必须是单色光
答案　AC
1．对折射率的理解
(1)折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小 v
＝.
(2)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．
(3)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发生折射．
例1　(2018·全国卷Ⅲ·34(2))如图 4，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”
(图中 O点)，然后用横截面为等边三角形 ABC 的三棱镜压在这个标记上，小标记位于 AC 边
上．D位于 AB 边上，过 D点作 AC 边的垂线交 AC 于F.该同学在 D点正上方向下顺着直线
DF 的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过 O点作 AB 边的垂线交直线 DF 于E；DE＝2
cm，EF＝1 cm.求三棱镜的折射率．(不考虑光线在三棱镜中的反射)
图4
答案　
解析　过D点作 AB 边的法线 NN′，连接 OD，则∠ODN＝α为O点发出的光线在 D点的入
射角；设该光线在 D点的折射角为 β，如图所示．根据折射定律有 nsin α＝sin β①
式中 n为三棱镜的折射率．
由几何关系可知
β＝60°②
∠EOF＝30°③
在△OEF 中有
EF＝OEsin ∠EOF④
由③④式和题给条件得 OE＝2 cm⑤
根据题给条件可知，△OED 为等腰三角形，有
α＝30°⑥
由①②⑥式得 n＝.
变式 1　(2015·江苏卷·12B(3))人造树脂是常用的眼镜镜片材料．如图 5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.
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