2020版新一线高考物理（新课标）一轮复习教学案：第14章 第3节 光的折射 全反射 光的色散 含答案

第3节 光的折射 全反射 光的色散

知识点一| 折射定律及折射率 (对应学生用书第210页)

1．折射定律(如图所示)

(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，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正弦成正比。

sin θ1

(2)表达式：sin θ＝n12，式中n12是比例常数。

2

折射角的

(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。

sin θ1(2)定义式：n＝sin θ，

2

c(3)计算公式：n＝v，因为v＜c，所以任何介质的折射率都大于1。 [判断正误]

(1)某种玻璃对蓝光的折射率比红光大，蓝光和红光以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光的折射角较大。

(×)

(×) (√)

(2)在水中，蓝光的传播速度大于红光的传播速度。

(3)在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里。

考法1 折射现象分析

1．(多选)如图所示，MN是介质1和介质2的分界面，介质1、2的绝对折射率分别为n1、n2，一束细光束从介质1射向介质2中，测得θ160°，θ2＝30°，根据你所学的光学知识判断下列说法正确的( )

＝是

A．介质2相对介质1的相对折射率为3

B．光在介质2中的传播速度小于光在介质1中的传播速度 C．光从介质1进入介质2可能发生全反射现象 D．光从介质1进入介质2，光的波长变长

AB [光从介质1射入介质2时，入射角与折射角的正弦之比叫作介质2相对介质sin 60°1的相对折射率，所以有n21＝sin 30°＝3，选项A正确；因介质2相对介质1的相对c

折射率为3，可以得出介质2的绝对折射率大，因n＝v，所以光在介质2中的传播速度小于光在介质1中的传播速度，选项B正确；介质2相对介质1来说是光密介质，光从光密介质射入光疏介质时，有可能发生全反射现象，选项C错误；光从介质1进入介质2，光的频率不变，速度变小，由v＝λf可知，光的波长变短，选项D错误。]

考法2 折射率的计算

2．(2018·全国卷Ⅰ)如图所示，△ABC为一玻璃三棱截面，∠A＝30°。一束红光垂直AB边射入，从AC边上射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为________。若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射折射角________(选填“小于”“等于”或“大于”)60°。

解析：根据题述和题图可知，折射角i＝60°，入射角r＝30°，由折射定律可得，sin i

玻璃对红光的折射率n＝sin r＝3。若改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于玻璃对红光的折射率，则光线在D点射出时的折射角大于60°。

答案：3 大于

3．如图所示，是用某种玻璃制成的横截面为圆形的圆柱体光学件，它的折射率为3，横截面半径为R。现用一细光束(视为光线)直圆柱体的轴线以i＝60°的入射角射入圆柱体，不考虑光线在圆柱内的反射，真空中光速为c。

(1)作出光线穿过圆柱体射出的光路图；

(2)求该光线从圆柱体中射出时，折射光线偏离进入圆柱体光线多大的角度； (3)光线在圆柱体中的传播时间。

sin isin i1

解析：(1)由折射定律n＝sin r，得sin r＝n＝2，光线射入圆柱体内的折射角为r

镜的横的D点

出时的

器垂体

＝30°，由几何知识得，光线从圆柱体射出时，在圆柱体内的入射角为30°，在圆柱体外的折射角为60°，光路图如图所示。

(2)由几何知识得，出射光线偏离原方向的角度为α＝60°。 (3)光线在圆柱体中的路程L＝3R cc

传播速度v＝n＝ 3

L3R

所以，光线在圆柱体中的传播时间为t＝v＝c。 3R

答案：(1)见解析 (2)60° (3)c

4．(2017·全国卷Ⅱ)一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率。

解析：设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1。在剖面图内作光源相对于反光壁的镜像对称点C，连接C、D，交反光壁于E点，由光源射向E点的光线，反射后沿ED射向D点。光线在D点的入射角为i2，折射角为r2，如图所示。

设液体的折射率为n，由折射定律有 nsin i1＝sin r1① nsin i2＝sin r2② 由题意知 r1＋r2＝90°③ 联立①②③式得 1n2＝2④

sini1＋sin2i2由几何关系可知

l2

1

⑤ 17

sin i1＝

l4l2＋

432l

2＝sin i2＝

32＝5⑥ 29l4l＋4

联立④⑤⑥式得n≈1.55。⑦ 答案：1.55

[考法指导] 对折射率的三点说明 ?1?公式n＝sin θ1中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真sin θ2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?折射率与入射角的大小无关，与介质的密度无关，光密介质不是指密度大的介质。 ?3?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。 知识点二| 光的全反射和光的色散