2020年高考物理一轮复习第15章第66讲光的折射全反射学案（含解析）（选修3_4）

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1、第66讲光的折射全反射考点一　光的折射1．光的折射光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会改变，这种现象叫做光的折射。如图所示。2．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。(2)表达式：＝n。(3)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。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i的正弦与折射角r的正弦之比，用n表示。(2)定义式

2、：n＝。任何介质的折射率总大于1。(3)意义：介质的折射率反映了介质对光的折射本领。(4)折射率与光速的关系某种介质的折射率，等于光在真空中的速度与光在这种介质中的速度之比，即n＝。(5)决定折射率大小的因素：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。(6)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。1．关于折射率，下列说法正确的是(　　)A．根据＝n可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比B．根据＝n可知，介质的折射率与折射角的正弦

3、成反比C．根据n＝可知，介质的折射率与介质中的光速成反比D．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成正比答案　C解析　介质的折射率n由介质本身及光的频率决定，与入射角、折射角无关，A、B错误；光在不同介质中光速不同，这正是光发生折射的原因，n与v成反比，C正确；把v＝λf代入n＝得n＝，即n与λ成反比，D错误。2．[教材母题]　(人教版选修3－4P47·例题)如图所示，一个储油桶的底面直径与高均为d。当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿AB

4、方向看去，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距。求油的折射率和光在油中传播的速度。[变式子题]　人站在距槽边D为L＝1.2m处，刚好能看到槽底B的位置，人眼距地面的高度为H＝1.6m。槽中注满某透明液体时，人刚好能看到槽底中央O点处。求液体的折射率及光在液体中的传播速度。答案　1.71　1.75×108m/s解析　由题意作图如图所示，连接人眼与B点，延长CD作为法线，从图中可以看出，折射角θ2＝∠CDB。连接D与O点，则入射角θ1＝∠CDO。因为sinθ2＝＝，又因为sinθ1＝＝，由sinθ2＝＝＝，得

5、BD＝OC，CD＝，代入得CD＝OC，所以sinθ1＝＝。故液体的折射率n＝＝≈1.71，光在液体中的速度为v＝≈1.75×108m/s。考点二　测定玻璃的折射率1．实验原理如图所示，用插针法确定入射角和折射角，根据n＝计算玻璃折射率。2．实验器材两侧面平行的玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、刻度尺、铅笔。3．实验步骤与数据处理(1)把白纸用图钉钉在木板上。(2)用刻度尺在纸面上作一条直线aa′，过aa′上一点O作垂直于aa′的线段NN′，再过O点作一条线段AO，并使∠NOA即θ1适当大些。(3)

6、在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2，并使间距适当大些，在白纸上沿直线aa′放上被测玻璃砖。(4)沿玻璃砖的另一个侧面再作一条直线bb′。(5)在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地插一枚大头针P3，使P3恰好能同时挡住aa′一侧所插的大头针P2、P1的像。接着，在玻璃砖的bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4，使P4能挡住P3本身以及P1、P2的像。(6)标记下P1、P2、P3、P4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P3、P4作一条直线O′B，交bb′于O′点，连接OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折

7、射角为θ2。(7)用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小，记入表格内。(8)用上述方法分别测出入射角是15°、30°、45°、60°和75°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记入表格里。(9)数据处理①计算法：n＝，并取平均值。②图象法：作出sinθ1sinθ2图象，如图甲所示，n＝k。③辅助线段法：如图乙所示，作辅助线AB垂直于OB，量出A、O，作辅助线CD垂直于OD，量出C、O，则sinθ1＝，sinθ2＝，即可求出：n＝＝。④“单位圆”法：以入射点O为圆心，以适当长度R为半径画圆，交入射光线

8、OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′。如图丙所示，sinθ1＝，sinθ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝。4．注意事项与误差分析(1)实验时，将大头针尽可能竖直地插在纸板上，并且使P1和P2之间、P3与P4之间距离适当大一些，这样可以减小确定光路方向时出现的误差。(2)入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，太大会导致反射光太强、折射光太弱，不易确定