（新课标）高考物理总复习讲义 第12章 第3讲 光的折射 全反射 光的色散

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1、第3讲　光的折射　全反射　光的色散知识一　光的折射1．折射定律(如图12－3－1)图12－3－1(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：＝n12，式中n12是比例常数．(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．(2)定义式：n12＝，不能说n12与sinθ1成正比、与sinθ2成反比．折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定．(3)计算公式：n＝，因为v＜c，所以任何介质的折

2、射率总大于1.　(1)光在发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦成正比．并不是入射角与折射角成正比．(2)介质的折射率由介质本身的光学性质决定与入射角、折射角无关．知识二　光的全反射现象和光的色散1．全反射(1)条件：①光从光密介质射入光疏介质．②入射角大于或等于临界角．(2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光．(3)临界角：折射角等于90°时的入射角，用C表示，sinC＝.(4)应用：①全反射棱镜．②光导纤维，如图12－3－2.图12－3－22．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12－3－3.图12－3－3(2)成因：由于n红＜

3、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，当它们射出另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光偏折角最小．考点一　光的折射和全反射一、对折射率的理解1．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．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

4、不同，但频率相同．二、对全反射现象的理解1．光必须从光密介质射入光疏介质，例如从水中或玻璃中射入空气中．2．入射角必须大于或等于临界角．3．全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射．——————[1个示范例]——————图12－3－4　(多选)(2013·天津高考)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图12－3－4，O点为圆心，OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN.由A、B两种单色光组成的一束光沿

5、半径方向射向O点，入射光线与OO′夹角θ较小时，光屏NQ区域出现两个光斑，逐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ区域A光的光斑消失，继续增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ区域B光的光斑消失，则(　　)A．玻璃砖对A光的折射率比对B光的大B．A光在玻璃砖中传播速度比B光的大C．α<θ<β时，光屏上只有1个光斑D．β<θ<时，光屏上只有1个光斑【解析】　根据全反射定律和n＝解决问题．当A光光斑消失时，sinα＝；当B光光斑消失时，sinβ＝.由于β>α，故nA>nB，选项A正确；根据n＝，得vA

6、，选项C错误；当β<θ<时，A、B两光都发生全反射，光屏PQ上有一个光斑，选项D正确．【答案】　AD——————[1个预测例]——————　图12－3－5如图12－3－5所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径．来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射．已知∠ABM＝30°，求(1)玻璃的折射率；(2)球心O到BN的距离．【解析】　(1)设光线BM在M点的入射角为i，折射角为r，由几何知识可知，i＝30°，r＝60°，根据折射定律得n＝①代入数据得n＝.②(2)光线BN恰好在N点发生全反射，则∠BNO为临界角CsinC＝③设球

7、心到BN的距离为d，由几何知识可知d＝RsinC④联立②③④式得d＝R.⑤【答案】　(1)　(2)R考点二　不同光学器件对光路的控制作用　　类别项目　　平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)结构玻璃砖上下表面平行横截面为三角形横截面是圆对光线的作用通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折——————[1个示范例]——————　图12－3－6(2013·新课标全国卷Ⅰ)如图12－3－6为一光导纤维(可简化