（通用版）2020版高考物理一轮复习 第十四章 第81课时 光的折射 全反射（重点突破课）讲义（含解析）

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1、第81课时　光的折射　全反射(重点突破课)[考点一　折射定律、折射率]折射定律的应用是高考考查的重点，几乎每年都以计算题进行考查，解题的关键在于准确画出光路图，再利用几何知识求解。1．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：＝n12，式中n12是比例常数。2．折射率(1)物理意义：反映介质的光学性质，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折的角度大，反之偏折的角度小。(2)定义式：n＝，不能说n与sinθ1成正比，与sinθ2成反比。

2、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＝。[典例]　(2018·全国卷Ⅲ)如图，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点做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点做AB边的垂线交直线DF于E；DE＝2cm，EF＝1cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)[解析]　如图所示，过D点作AB边的法线NN′，连接OD，则α、β分别为O点

3、发出的光线在D点的入射角和折射角，根据折射定律有n＝由几何关系可知β＝60°θ＝30°在△OEF中有OE＝2EF＝2cm所以△OED为等腰三角形，可得α＝∠DOE＝∠EDO＝30°解得n＝。[答案]　应用折射定律解题的方法(1)画出比较准确的光路图，分析边界光线或临界光线，用光发生全反射的条件来判断光是否已经发生全反射，确定入射角及相对应的折射角(注意它们是光线与法线的夹角，不是与界面的夹角)。(2)若入射角与折射角不是特殊角，需要通过对称性、相似性等几何关系，求出入射角与折射角的正弦值或正弦值的比值来分析解答。　　[集训冲关]1．(20

4、17·全国卷Ⅰ)如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)。求该玻璃的折射率。解析：如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行。这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射。设光线在半球面的入射角为i，折射角为r。由折射定律有n＝①由正弦定理有＝②由几何关系知，入射点的法线与

5、OC的夹角为i。由题设条件和几何关系有sini＝③式中L是入射光线与OC的距离。由②③式和题给数据得sinr＝④由①③④式和题给数据得n＝≈1.43。⑤答案：1.432.如图所示，宽度为l0的平行光束从空气中斜射到一平板玻璃的上表面，入射角i＝60°，该光束由两种不同的单色光a和b组成，玻璃对两种单色光的折射率分别为n1＝，n2＝。求：(1)两种单色光在玻璃中的传播时间之比；(2)为使光从玻璃下表面出射时，两种光各自的光束不重叠，玻璃厚度d的最小值。解析：(1)由折射定律n＝，结合i＝60°，n1＝，n2＝解得两种单色光的折射角分别为：r

6、1＝45°，r2＝30°光在玻璃中传播的速度为：v＝光在玻璃中传播的时间为：t＝解得两种单色光在玻璃中的传播时间之比为：t1∶t2＝∶2。(2)光束不重叠的临界情况如图所示，即需要满足：dtanr1≥＋dtanr2解得玻璃厚度d的最小值为：dmin＝(3＋)l0。答案：(1)∶2　(2)(3＋)l0[考点二　光的全反射]全反射的概念、发生全反射的条件、临界角的概念是重点，根据全反射现象画出光路图，并应用几何知识解题是难点。列方程时要灵活选用折射率的三个表达式：①n＝，②sinC＝，③v＝。1．定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到

7、某一角度时，折射光完全消失，只剩下反射光的现象。2．条件：(1)光从光密介质射向光疏介质。(2)入射角大于等于临界角。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sinC＝。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。4．应用：光导纤维是光的全反射的典型应用，如图所示。[典例]　(2018·全国卷Ⅱ)如图，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝60°。一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交BC于G，D恰

8、好是CG的中点。不计多次反射。(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角；(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？[解析]　(1)光线在BC面上发生折射，如图所示，由折射定律有n＝①光