2022届高考物理二轮复习重难点专题42 光的折射全反射色散（解析版）

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1、2022届高考物理二轮复习重难点专题42光的折射、全反射、色散重点知识讲解一、折射及折射定律1、光的折射光射到两种介质的界面处，一部分进入到另一种介质中，并且改变原来的传播方向的现象叫做光的折射。2、折射定律折射光线跟入射光线和法线在同一平面上，并且分别位于法线两侧，入射角i的正弦跟折射角r的正弦成正比，即常数。3、折射率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，叫做这种介质的折射率，即。它还等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度v之比，即。对折射定律的理解：（1）任何介质的折射率均大于1。（

2、2）相比较而言，折射率大的物质叫光密介质，折射率小的物质叫光疏介质，因此光疏介质或光密介质是相对的。（3）介质的折射率表明了介质的折光能力，是由介质的属性决定的，不同的介质有不同的折射率，所以光在不同的介质中的速度不同。（4）光的折射现象中，光路是可逆的。二、全反射和临界角1、全反射光从光密介质射入光疏介质时，在界面处，一部分光被反射，另一部分光被折射到另一种介质中，随着入射角的增大，折射角增大，且折射光线能量减弱，反射光线能量增强，当入射角增大到某一角度时，使折射角等于90°，折射光线消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反

3、射。2、临界角在全反射中，当折射角等于90°时的入射角叫临界角。临界角C的计算：当光线由某种折射率为n的介质射入真空（或空气）时，。3、发生全反射的条件光从光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于临界角。4、全反射现象的应用在理解并掌握了全反射现象及其产生的条件后，可以举出一些现象，运用全反射的知识进行分析解释。例如：（1）草叶上的露珠在阳光照射下晶莹透亮，空试管放在盛水的烧杯中，会看到试管壁很明亮，等等。（2）光导纤维是全反射的实际应用，与现代科学技术的发展关系密切。光导纤维，简称光纤，如图所示。光导纤维是利用全反射的原理来

4、传播光信号的，通常光纤是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射，利用光纤可实现光纤通信，而光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰。三、棱镜和光的色散1、棱镜棱柱形的透明体为棱镜，而横截面为三角形的棱镜即为三棱镜。折射率大于周围介质的棱镜具有使光线向底面偏折的作用，一个物体通过它所成的虚像则向顶角偏移。而折射率小于周围介质的棱镜对光线的作用则正好相反。需注意的是光在通过三棱镜时，光线要经过两次折射。2、一束白光经棱镜折射后会发生色散现象。复色光在介质中由于折射率不同而分解成单色

5、光的现象，叫做光的色散。一束白光通过三棱镜后产生色散，在屏上形成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫彩色光谱，说明白光是复色光。3、不同色光在介质中的速度是不同的红光在玻璃中的光速最大，故红光在玻璃中的折射率最小，偏向角也最小，而紫光在玻璃中的光速最小，故紫光在玻璃中的折射率最大，偏向角也最大，因此白光由于各色光通过棱镜后偏向角不同而产生色散现象（如图）。（1）白光为复色光。（2）同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大。（3）不同色光在同一介质中传播速度不同。4、正确理解光的频率、折射率、光速、波长、全反射临界角等物

6、理量的关系白光通过三棱镜后会发生色散，光从一种介质射入另一种介质时，频率是不变的。但同一介质对不同频率的入射光，折射率n不同，入射光频率越高，介质的折射率就越大。红光到紫光的特点如图所示：根据上图理解记忆：最基本的是折射率，红光最小，紫光最大。紫光只有折射率、频率大，其它都小。折射率：从红光到紫光，折射率逐渐变大，红光最小，紫光最大；在介质中的传播速度：从红光到紫光，速度逐渐变小，红光最大，紫光最小；频率：从红光到紫光，频率逐渐变大，红光最小，紫光最大；在介质中的波长：从红光到紫光，波长逐渐变小，红光最大，紫光最小；全反射的

7、临界角：从红光到紫光，全反射的临界角逐渐变小，红光最大，紫光最小；紫光最容易发生全反射。计算公式：在介质中的传播速度：，红光的折射率最小，速度最大，紫光折射率最大，速度最小。光在不同介质中传播时，频率不变。在介质中的波长：，为真空中的波长，由于折射率大于1，可见光从真空进入介质时，波长变小，红光最大，紫光最小。全反射的临界角公式，折射率大的，临界角小，就更容易发生全反射。四、实验：测定玻璃的折射率实验原理：用“插针法”确定光路，找出跟入射光线相对应的折射光线；用量角器测出入射角和折射角，如图所示，入射光线AO由空气射入玻璃砖

8、，经OO′后由O′B方向射出。作出法线NN′，根据折射定律计算出玻璃的折射率。注意事项：手拿玻璃砖时，不准触摸光洁的光学面，只能接触毛面或棱，严禁把玻璃砖当尺画玻璃砖的界面；实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变；大头针应垂直地插在白纸上，且玻璃砖每一侧的两个大头针距离应大一些，以减小