4、)條件：①光從 介質(zhì)射入 介質(zhì).
②入射角 臨界角.
(2)現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下反射光.
2 .臨界角：折射角等于 90。時(shí)的入射角，用 C表示，sin C=.
3 .應(yīng)用
(1)全反射棱鏡.
(2)光導(dǎo)纖維.
三、光的色散、棱鏡
［知識梳理］
1 .光的色散：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象.
2 .光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長的有序排列.
3 .棱鏡
(1)含義：截面是 的玻璃儀器，可以使光發(fā)生色散，白光的色散表明各色光在
同一介質(zhì)中的 不同.
(2)三棱鏡對光線的作用：改變光的傳播方向，使復(fù)色光發(fā)生色散 ^
課堂探究 *突破考
5、點(diǎn) 先做后所 典同探究地律方法
考點(diǎn)一折射率的理解
【考點(diǎn)解讀】
1 .某種介質(zhì)的折射率是指光從真空或空氣進(jìn)入該介質(zhì)時(shí)入射角的正弦值與折射角的正弦值 之比.如果是從該介質(zhì)進(jìn)入空氣或真空，則入射角的正弦值與折射角的正弦值之比等于 折射率的倒數(shù).
2 .折射率的大小反映了介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)和入射光的頻率： (1)折射率越大，說明介質(zhì)對光的
偏折作用越大，光線偏離原來彳^播方向的程度越厲害. (2)介質(zhì)對光的折射率越大，說明
該光在介質(zhì)中的傳播速度越小. (3)相對于同一介質(zhì)，折射率越大的光，其頻率越大.
3 .各種色光的比較
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三壬學(xué)科
顏色
紅橙
6、黃？
彖藍(lán)靛紫
頻率Y
低
一同
同一介質(zhì)中折射率
小
T大
同一介質(zhì)中速度
大
＞小
波長
大
＞小
臨界角
大
＞小
通過棱鏡的偏折角
小
T大
【典例剖析】
圖5
例1為測量一塊等腰直角三棱鏡 ABD的折射率，用一束激光沿平 行于BD邊的方向射向直角邊 AB邊，如圖4所示.激光束進(jìn)入棱 鏡后射到另一直角邊 AD邊時(shí)，剛好能發(fā)生全反射.該棱鏡的折射 率為多少？
跟蹤訓(xùn)練1如圖5所示，一貯液池高為 H,某人手持手電筒
向池中照射時(shí)，光斑落在左邊池壁上 a處，已知a與池底
相距h.現(xiàn)保持手電筒照射方向不變，當(dāng)池中注滿液體后光
斑恰好落在出
7、液口處，此時(shí)液面上的光斑與左邊池壁相
距L,問：
(1)液體的折射率；
(2)若光在空氣中的速度為 c,則光在液體中的速度為多大? 考點(diǎn)二全反射現(xiàn)象的理解與應(yīng)用 【考點(diǎn)解讀】
1 .光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對而言的.同一種介質(zhì)，相對于其他不同的介質(zhì)，可能是光密 介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì).
2 .光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角；光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，入 射角小于折射角.
3 .如果光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，則無論入射角多大，都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象.
4 .光導(dǎo)纖維
(1)結(jié)構(gòu)：光導(dǎo)纖維(簡稱光纖)，是一種透明的玻璃纖維絲，由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi) 芯的折射率大于外
8、套的折射率，即內(nèi)芯是光密介質(zhì)，外套是光疏介質(zhì).
(2)原理：光在光纖的內(nèi)芯中傳播，每次射到內(nèi)、外層的界面上時(shí)，都要求入射角大于臨 界角，從而發(fā)生全反射.
【典例剖析】
例2如圖6所示，一束截面為圓形(半徑為R)的平行白光垂直射向 下——； 1
■J
一玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕 s上形成一個(gè)圓形彩色亮 j
區(qū).已知玻璃半球的半徑為 R,屏幕S至球心的距離為 d(d＞3R), : d
不考慮光的干涉和衍射，試問： ；，,；
教師助手學(xué)生幫手家長朋友 11」, I 除光 ?
三星學(xué)科(?
aaaxk4co m
教育攀三方
教師助手學(xué)生幫手家長朋友
甲
9、乙
圖7
8所示.
圖9
(1)在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的最外側(cè)是什么顏色？
(2)若玻璃半球?qū)?1)中色光的折射率為 n,請你求出圓形亮區(qū)的最大半徑. 方法歸納 此類問題涉及光的折射、光的色散和全反射現(xiàn)象，綜合性比較強(qiáng).
⑴各種色光中紫光折射率最大，紅光折射率最小，故由折射形成的彩色光帶中紫光偏折 角最大.
1 一
(2)利用sin C = n判斷臨界角，找出臨界光線，回出光路圖是解答問題的關(guān)鍵. 跟蹤訓(xùn)練2在某科技館內(nèi)放置了一個(gè)高大的半圓柱形透明物體，其
俯視圖如圖7所示，。為半圓的圓心.甲、乙兩同學(xué)為了估測該透
明體的折射率，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn).他們分別站在 A、O處
10、時(shí)，相互
看著對方，然后兩人貼著柱體慢慢向一側(cè)運(yùn)動(dòng)，到達(dá) B、C處時(shí)，
甲剛好看不到乙.已知半圓柱體的半徑為 R, OC = 0.6R,
BCXOC,則半圓柱形透明物體的折射率為多少？
考點(diǎn)三光的折射對光路的控制
【考點(diǎn)解讀】
1 .玻璃磚對光路的控制
兩平面平行的玻璃磚，出射光線和入射光線平行，且光線發(fā)生了側(cè)移，如圖
圖8
2 .三棱鏡對光路的控制(1)光密三棱鏡：光線兩次折射均向底面偏 折，偏折角為8,如圖9所示.
(2)光疏三棱鏡：光線兩次折射均向頂角偏折.
(3)全反射棱鏡(等腰直角棱鏡)，如圖10所示.
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三*學(xué)科
11、
甲
(如圖10
①當(dāng)光線從一直角邊垂直射入時(shí)，在斜邊發(fā)生全反射，從另一直角邊垂直射出
甲).
(如圖10乙),
②當(dāng)光線垂直于斜邊射入時(shí)，在兩直角邊發(fā)生全反射后又垂直于斜邊射出
入射光線和出射光線互相平行.
特別提醒 不同顏色的光的頻率不同， 在同一種介質(zhì)中的折射率、 光速也不同，發(fā)生全反射
現(xiàn)象的臨界角也不同.
【典例剖析】
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三以學(xué)科《? aa axk.co m
例3雨過天晴，人們?？吹教炜罩谐霈F(xiàn)彩虹，它是由陽光照射 到空中彌漫的水珠上時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象.在說明這個(gè)現(xiàn)象時(shí)，需要 分析光線射入水珠后的光路，一細(xì)
12、束光線射入水珠，水珠可視 為一個(gè)半徑為 R= 10 mm的球，球心。到入射光線的垂直距離 為d= 8 mm,水的折射率為 n= 4/3.
(1)在圖11中畫出該束光線射入水珠后，第一次從水珠中射出的光路圖.
(2)求這束光線從射向水珠到第一次射出水珠，光線偏轉(zhuǎn)的角度.
的
率
距
跟蹤訓(xùn)練3如圖12所示，A、B、C為等腰棱鏡，a、b兩束不同頻
的單色光垂直 AB邊射入棱鏡，兩束光在AB面上的入射點(diǎn)到 OC
離相等，兩束光折射后相交于圖中的 P點(diǎn)，以下判斷正確的是
or
圖12
a光發(fā)生全反射的臨界角大于 b光發(fā)生
A.在真空中，a光光速大于b光光速
B.在真空中，a光
13、波長大于b光波長
C. a光通過棱鏡的時(shí)間大于 b光通過棱鏡的時(shí)間
D . a、b兩束光從同一介質(zhì)射入真空的過程中，
全反射的臨界角
思維方法建模
15.平行玻璃磚模型
例4如圖13所示，兩塊相同的玻璃等腰三棱鏡 ABC置于
氣中，兩者的 AC面相互平行放置，由紅光和藍(lán)光組成的
細(xì)光束平行于 BC面從P點(diǎn)射入，通過兩棱鏡后, a、b兩點(diǎn)射出的單色光，對于這兩束單色光
A.紅光在玻璃中傳播速度比藍(lán)光大
B .從a點(diǎn)射出的為紅光，從 b點(diǎn)射出的為藍(lán)光
C.從a、b兩點(diǎn)射出的單色光不平行
D.從a、b兩點(diǎn)射出的單色光仍平行，且平行于
變?yōu)閺?
BC
空
14、
建模感悟平時(shí)碰到的兩面平行的玻璃磚往往是清清楚楚畫出來的， 率大于周圍介質(zhì)的折射率，這時(shí)光線的側(cè)移方向也是我們熟悉的. 成的兩面平行的“玻璃磚”并未勾勒出來，倒是其兩側(cè)的介質(zhì)
是“有形”的，其折射
而該題中，未知介質(zhì)形
(三棱鏡)被清楚地勾勒出來
了，而且前者的折射率未必大于后者. 這就在一定程度上掩蓋了兩面平行的 “玻璃磚”的
特征.因此我們不僅要熟悉光學(xué)元件的光學(xué)特征， 而且要會(huì)靈活地運(yùn)用， 將新的情景轉(zhuǎn)化
為我們熟知的模型.
跟蹤訓(xùn)練4如圖14所示為兩塊同樣的玻璃直角三棱鏡 ABC,兩者的AC面是平行放置的,
在它們之間是均勻的未知透明介質(zhì). 一單色細(xì)光束 O垂直于AB
15、面入射,
線中，下列說法正確的是
在圖示的出射光
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3edti.rtt
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圖14
A. 1、2、3（彼此平行）中的任一條都有可能
B. 4、5、6（彼此平行）中的任一條都有可能
C. 7、8、9（彼此平行）中的任一條都有可能
D.只能是4、6中的某一條
即學(xué)即練提升解題能力
同
分組訓(xùn)練?提升能力
A組折射定律的理解及應(yīng)用
16、
1 . （2010全國n 20）頻率不同的兩束單色光 1和2以相同的入射角從
一點(diǎn)射入一厚玻璃板后，其光路如圖 15所示，下列說法正確的是
（ ）
A .單色光1的波長小于單色光 2的波長
B .在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光 2的傳播速度
C.單色光1通過玻璃板所需的時(shí)間小于單色光 2通過玻璃板所需的時(shí)間
D.單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光 2從玻璃到空氣的全反射臨界角
2 .半徑為R的玻璃圓柱體，截面如圖 16所示，圓心為O,在同一
截面內(nèi)，兩束相互垂直的單色光射向圓柱面的 A、B兩點(diǎn)，其
中一束沿AO方向，/ AOB=30,若玻璃對此單色光的折射
17、率 （鏟、 n
7.
（1）試作出兩條光線從射入到第一次射出的光路圖，并求出各光
線射出時(shí)的折射角；（當(dāng)光線射向柱面時(shí)，如有折射光線則不考慮反射光線 ）
圖16
（2）求兩條光線經(jīng)圓柱體后第一次射出的光線的交點(diǎn) （或反向延長線的交點(diǎn)）與A點(diǎn)的距
離.
[5 B組全反射現(xiàn)象的理解及應(yīng)用
圖17
3.如圖17所示，一細(xì)束紅光和一細(xì)束藍(lán)光平行射到同一個(gè)三棱鏡
上，經(jīng)折射后交于光屏上的同一個(gè)點(diǎn) M,若用1和及分別表示 三棱鏡對紅光和藍(lán)光的折射率，下列說法中正確的是 （ ）
A . mn2, a為紅光
18、，b為藍(lán)光
D . n1>n2, a為藍(lán)光，b為紅光
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4. 一束單色光由左側(cè)射入盛有清水的薄壁圓柱形玻璃杯， 圖18為過軸線的截面圖，調(diào)整入
射角％使光線恰好在水和空氣的界面上發(fā)生全反射，已知水的折射率為 -,求sin a的
3
圖18
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三或?qū)W科
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三*學(xué)科
、選擇題
1.
2.
3.
4.
課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練
（限時(shí)：45分鐘）
香港中文大學(xué)第三任校長高銀榮獲了 2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)
19、.諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)高度評價(jià)
了高銀的貢獻(xiàn)，評委會(huì)指出：高銀1966年發(fā)現(xiàn)如何通過光學(xué)玻璃纖維遠(yuǎn)距離傳輸光信號
的工作，成為今日電話和高速互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的基石.下列說法中，正確的
A.光纖通信具有傳輸容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)
B.光纖通信、全息照相、數(shù)碼相機(jī)及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理
C.實(shí)用光導(dǎo)纖維是由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi) 芯與外套的界面上發(fā)生全反射
D .當(dāng)今，在信號的傳輸領(lǐng)域中，光纖電纜（“光纜”）已經(jīng)幾乎完全取代了傳統(tǒng)的銅質(zhì)“電 纜”，成為傳播信息的主要工具，是互聯(lián)網(wǎng)的骨架，并已聯(lián)接到普通社區(qū)
如圖1所示，
20、MN是位于豎直平面內(nèi)的光屏，放在水平面上的半圓 柱形玻璃磚的平面部分 ab與屏平行.由光源 S發(fā)出的一束白光從 圓沿半徑射入玻璃磚，通過圓心 O再射到屏上.在水平面內(nèi)以 O
為圓心沿逆時(shí)針方向緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚，在光屏上出現(xiàn)了彩色光 帶.當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于某一值時(shí)，屏上彩色光帶中的某種顏色 的色光首先消失.有關(guān)彩色的排列順序和最先消失的色光是
A.左紫右紅，紫光
C.左紫右紅，紅光
很多公園的水池底都裝有彩燈,
圖1
半
占
八、、
B.左紅右紫，紫光
D.左紅右紫，紅光
當(dāng)一細(xì)束由紅、藍(lán)兩色組成的燈光從水中斜射向空氣時(shí),
關(guān)于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象，下列光路圖
21、中正確的是
某物理興趣小組用實(shí)驗(yàn)探究光的色散規(guī)律，他們將半圓形玻璃磚放在
豎直面內(nèi)，在其左方豎直放置一個(gè)很大的光屏 P,讓一復(fù)色光束SA射
向玻璃磚的圓心 。后，有兩束單色光a和b射向光屏P,如圖2所示.他
們根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出了以下四個(gè)猜想，你認(rèn)為正確的是
圖2
A .單色光a的波長小于單色光 b的波長
B.在玻璃中單色光 a的傳播速度大于單色光
C.單色光a通過玻璃磚所需的時(shí)間大于單色光
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b的傳播速度
b通過玻璃磚所需的時(shí)間
家長朋友
22、
教育攀三方
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如圖3所示，在入射角i逐漸減
圖3
小
()
D .紅光最先消失，黃光最后消失
7.如圖4所示，紅色細(xì)光束 a射到折射率為 小的透明球表面，入射角為
45。，在球的內(nèi)壁經(jīng)過一次反射后，從球面射出的光線為 線a與出射光線b之間的夾角a為
b,則入射光
(
A. 30
B. 45
C. 60
D. 75
8.如圖5所示，ABC為等腰棱鏡，兩束頻率不同、寬度均為
d的平行光
a和b,
23、分別垂直AB邊射向棱鏡，棱鏡的又?稱軸 OC為兩束光的分界
線，棱鏡對a光和b光的折射率分別為 A .由玻璃射向真空發(fā)生全反射時(shí)玻璃對 B.在玻璃中a光的光速比b光的小
n1和n2,且】
24、睛看發(fā)光的燈絲時(shí)能觀察到彩色條紋，這是光的偏振現(xiàn)象
D.在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時(shí)水面下的景物，可使景像清晰
6 . 一束白光從頂角為。的一邊以較大的入射角i射入并通過三棱鏡
后，在屏P上可得到彩色光帶,
到零的過程中，假如屏上的彩色光帶先后全部消失，則
A.紅光最先消失，紫光最后消失
B.紫光最先消失，紅光最后消失
C.紫光最先消失，黃光最后消失
aa axk.co m
9.空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射，分別從方框下方和上方 射出，其框外光線如圖 6所示.方框內(nèi)有兩個(gè)折射率 n=1.5
璃全反射棱鏡.下列選項(xiàng)中給出了兩棱鏡四種放置方式的示意 圖，其
25、中能產(chǎn)生上述效果的是
A”
*
T1
二、非選擇題
10.圖7是光從介質(zhì)
進(jìn)入介質(zhì)
的折射情況，根據(jù)光路圖可
知：兩種介質(zhì)相比較，介質(zhì)
介質(zhì)，介質(zhì)2是
介質(zhì)；光在介質(zhì)中的波長 或“ <”).頻率”— )?
圖7
介成1 %
M介質(zhì)2
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三以學(xué)科(?
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11 .如圖8所示是一透明的圓柱體的橫截面，其半徑
折射率為0, AB是一條直徑，今有一束平行光沿
向圓柱體，試求：
(1)光在圓柱體中的傳播速度；
(2)距離直線AB多遠(yuǎn)的入射光線，折射后經(jīng)過 B點(diǎn).
26、A
圖9
12 .夏日晚上，小明去游泳池游泳，他站在池邊發(fā)現(xiàn)對岸標(biāo)
桿上有一燈A,水下池壁上有一彩燈 B(B燈在圖中未畫
出)，如圖9所示，他調(diào)整自己到岸邊的距離， 直到發(fā)現(xiàn)
燈經(jīng)水面反射所成的像與 B燈經(jīng)水面折射后所成的像重 合，此時(shí)人到又?岸的距離 L = 10 m, A燈距水面高為0.5 m,人眼E距水面高為2 m,水的折射率為4.
3
⑴畫出小明看到A、B燈的像重合時(shí)的光路圖;
(2)求B燈在水面下的深度.
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三工學(xué)科? aa a k k.co m
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復(fù)習(xí)講義
基礎(chǔ)再現(xiàn)
*
27、>
基礎(chǔ)導(dǎo)引 1.58 1.9X 108 m/s
知識梳理 1.改變 2.(1)同一平面 正(3)可逆 3.(1)光學(xué)性質(zhì) 偏折大 (2)光學(xué)性質(zhì)
(3)1
基礎(chǔ)導(dǎo)引見解析
解析 岸上所有景物發(fā)出的光， 射向水面時(shí)入射角 a分布在。到9。之間，射入水中后的
折射角62在0。至臨界角之間可以求出光從水中射向 空氣的臨界角 C.如圖所示，幾乎貼著水面射入水里的 光線，在潛水員看來是從折射角為 C的方向射來的，
水面上其他方向射來的光線， 折射角都小于C.因此認(rèn)
為水面以上所有的景物都出現(xiàn)在頂角為 2c的圓錐里.
由公式sin C=1和水的折射率n=1.33,可求得臨界角 n
C
28、 = arcsin T^=48.8 1.33
設(shè)圓錐的頂角為 9,則有
0= 2C= 97.6 :
1
知識梳理 1.(1)①光密 光疏 ②大于或等于 2.n
3. (1)三角形折射率
課堂探究
例 1 ,26
H~H2+ L2- 跟蹤訓(xùn)練1⑴N(H—h —
/(H — h)2+ L2
⑵c . h2+l2
例 2 (1)紫色(2)岫2-1 — nR 一、 一 5
跟蹤訓(xùn)練2 5
3
例3 (1)見解析 (2)32 解析(1)如圖所示.
跟蹤訓(xùn)練3 C
例 4 ABD
跟蹤訓(xùn)練4 B
分組訓(xùn)練
1. AD
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2. (1)
29、光路圖見解析 0 60
(2)(5-1)R
解析(1)過A點(diǎn)的光線不偏折，折射角為 0.
設(shè)過B的光線折射角為 0,
則「=端=后故-3。
經(jīng)C點(diǎn)發(fā)生折射，入射角為 30。， X-一,
同理折射角為60。
光路圖如圖所示.
3. B [由題圖可知，b光線經(jīng)過三棱鏡后的偏折角較小，因此折射率較小，是紅光.故 B 正確.]
課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練
1. . AD
2. B
3. C
4. B
5. D
6. B
7. A
8. C
9. B
10. 光密 光疏 < =
11. (1) ,3X 108 m/s (2)10 .3 cm
12. (1)見解析圖 (2)1.89 m
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三星學(xué)科
高考物理基礎(chǔ)復(fù)習(xí)教案35【光的折射全反射】要點(diǎn)
