1、1专题三 光的折射 全反射一、对光的折射定律和折射率的理解和应用1.由光的折射定律 n 可知：入射角为 0时，折射角也为 0；入射角增大时，折射sinisinr角也随着增大.2.折射中光路是可逆的.3.折射率是描述介质折光本领的物理量，介质折射率越大，说明其改变光传播方向的能力越强.4.各种介质的折射率一般是不同的.两种介质相比较： n 小的介质称为光疏介质， n 大的介质称为光密介质(注：必须是两种介质相互比较而言).5.某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度 c 跟光在这种介质中传播速度 v 之比，即n (决定式).cv6.空气对光的传播影响很小，可以作为真空处理.复习过关1.一个人站在
2、水面平静湖边，观察离岸一段距离的水下的一条鱼，这个人看到的鱼的位置和鱼在水下真实的位置相比较，下列说法中正确的是( )A.在鱼真实位置的正上方某处B.在鱼真实位置上方偏向观察者的某处C.在鱼真实位置下方偏向观察者的某处D.所给条件不足，无法确定观察到的鱼的位置答案 B解析 如图所示，人在岸上看离岸一段距离的水下的鱼，应是从鱼的位置发出的光(实际上是鱼的反射光)，经折射后射入人的眼睛，看到的是鱼的像.把鱼看做一个发光点 S，人看到的是折射光线的反射延长线交于发光点 S 的右上方 S点，这说明人看到的是鱼的虚像，且位置是偏向右上方，所以选项 B 正确.2.两束平行的细激光束垂直于半圆柱玻璃的平面射
3、到半圆柱玻璃上，如图 1 所示.已知其中一束光沿直线穿过玻璃，它的入射点是 O，另一束光的入射点为 A，穿过玻璃后两条光线交于 P 点.已知玻璃半圆截面的半径为 R， OA ， OP R.求玻璃材料的折射率.R2 32图 1答案 3解析 画出光路图如图所示.其中一束光沿直线穿过玻璃，可知 O 点为圆心.另一束光从 A 点沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为 B，设入射角为 1，折射角为 2，由几何关系可得：sin 1 ，解得： 130.由题意知： OP R，由余弦定理知： BP R，折射OAOB 12 3角为： 260.由折射定律得玻璃的折射率为： n .sin 2sin 1 sin60sin
4、30 3二、光的折射、全反射的综合应用几何光学是以光线为工具研究光的传播规律，所以解决几何光学问题的关键是根据“光的传播规律”画出光路图，然后再利用几何知识，寻找相应的边角关系.1.几何光学主要包括四条原理：(1)光的直线传播规律；(2)光的反射定律；(3)光的折射定律；(4)光路可逆原理.2.解题时常用的三个公式：(1)折射定律公式： n ；sinisinr(2)折射率与光速的关系 n ；cv(3)全反射的临界角 sinC .1n复习过关3.潜水员在水深为 h 的地方向水面观望时，发现整个天空及远处地面的景物均呈现在水面处的圆形区域内，已知水的临界角为 ，则所观察到的圆形区域半径为( )A.
5、htan B.hsinC. D.htan hsin3答案 A解析 如图所示，水面上景物发出的光线经水面折射后均在顶角为 2 的圆锥里，人的眼睛处在圆锥的顶点处，而最远处的景物进入眼睛的光线几乎是紧贴水面，其入射角接近 90，折射角为 .因此，人看到的景物呈现在人眼上方以 O 点为圆心、半径为 r 的水面区域内，由图可知 r htan .4.直线 P1P2过均匀玻璃球球心 O，细光束 a、 b 平行且关于 P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图 2 所示. a、 b 光相比( )图 2A.玻璃对 a 光的折射率较大B.玻璃对 a 光的临界角较小C.b 光在玻璃中的传播速度较小D.b 光在玻璃中
6、的传播时间较短答案 C解析 由题图可知， b 折射程度较大，故玻璃对 b 的折射率较大，A 错误；由 sinC 知 b1n的临界角较小，B 错误；由 v 知， b 在玻璃中的传播速度较小，C 正确； b 在玻璃中传播cn距离大且传播速度小，由 t 知， b 在玻璃中的传播时间较长，D 错误.xv5.如图 3 为单反照相机取景器的示意图， ABCDE 为五棱镜的一个截面， AB BC.光线垂直 AB射入，分别在 CD 和 EA 上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直 BC 射出.若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？(计算结果可用三角函数表示)图 3答案 1sin22.
7、54解析 如图，恰好发生全反射时由几何关系知：入射角 22.5，则折射率的最小值为n .1sin22.5三、测折射率的方法测折射率常见的方法有成像法、插针法及全反射法，不管哪种方法其实质是相同的，由折射定律 n 知，只要确定入射角 i 及折射角 r 即可测出介质的折射率.sinisinr复习过关6.用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面 aa和 bb，不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在如图 4 所示的位置上，而实验中其他操作均正确.测得的折射率将( )图 4A.偏大 B.偏小C.不变 D.无法确定答案 C解析 可作出经过玻璃砖的光路图，由几何知识可知，测出的折射角与正确值相
8、同.7.“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针 A、 B，在另一侧再竖直插两个大头针 C、 D.在插入第四个大头针 D 时，要使它_.图 5 是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线 a、 a是描在纸上的玻璃砖的两个边.根据该图可算得玻璃的折射率n_.(计算结果保留两位有效数字)图 5答案 挡住 C 及 A、 B 的像 1.8(1.61.9 都算对)解析 确定出射光线时应使 D 挡住 C 和 A、 B 的像，作图如图所示，以 O 为圆心， OG 为半径作圆交 AB 于 E 点，过 E 作 a 的平行线交法线于 F，根据 n 得 n ，测量 EF 和 GH 长sinisinr EFGH5度计算得 n1.8.(1.61.9 均正确，方法亦有多种)
