第十三章第1讲+光的折射、全反射-2027届高考物理一轮复习课件

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第1讲　光的折射　全反射
1．了解折射定律的内容，理解折射率的概念，会求解折射率。　2.理解全反射的定义，能够分析全反射问题。3．会分析折射和全反射的综合问题。
一、折射定律　折射率1．折射定律
(1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在__________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____比。
(3)在光的折射现象中，光路是______的。
2．折射率(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率。
(4)当光从真空(或空气)斜射入某种介质时，入射角______折射角；当光由介质斜射入真空(或空气)时，入射角______折射角。
1．(1)无论是光的折射，还是反射，光路都是可逆的。(　　)(2)入射角越大，折射率越大。(　　)(3)若光从空气射入水中，则它的传播速度一定增大。(　　)
二、全反射　光导纤维1．光密介质与光疏介质
2.全反射(1)定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光完全______，只剩下反射光的现象叫作全反射。(2)条件①光从光密介质射入光疏介质。②入射角____________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sin C＝____。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越____。
如图所示，玻璃棱镜的截面为等腰直角三角形，当光从图中所示的方向射入玻璃时，由于光的方向与玻璃面______，光线不发生偏折。但在玻璃内部，光射向玻璃与空气的界面时，入射角______临界角，发生________。
4．光导纤维当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角______临界角，光会发生________，于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。这就是光导纤维导光的原理。
2．(1)光密介质和光疏介质是相对而言的。同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。(　　)(2)只要入射角足够大，就能发生全反射。(　　)(3)光线从光疏介质进入光密介质，入射角大于等于临界角时发生全反射现象。(　　)
考点一　折射定律和折射率
(2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关。(3)折射率与介质的密度没有关系。光密介质不是指密度大的介质，光疏介质不是指密度小的介质。(4)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。
2．光路的可逆性在光的折射现象中，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．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱(球)体对光路的控制 
(2)光从底部质点反射至人眼全过程的时间。
[答案]　1×10－9 s
2．四点提醒(1)光密介质和光疏介质是相对而言的。同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。(2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。(3)在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的。(4)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。
例4 (2024·广东卷，T6)如图所示，红、绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射，反射光射向PQ面。若θ逐渐增大，两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是(　　) A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
在MN面，光是从光疏介质到光密介质，无论θ多大，都不可能发生全反射，故C错误；
(1)若α＝45°，求光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值。
(2)若光线从AB边折射后直接到达BC边，并在BC边刚好发生全反射，求此时的α值。
例6 (2025·云南卷，T13)用光学显微镜观察样品时，显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中心位置O点的样品等效为点光源，为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射，可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充，如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5，盖玻片厚度d＝2.0 mm，盖玻片与物镜的间距h＝0.20 mm，不考虑光在盖玻片中的多次反射，取真空中光速c＝3.0×108 m/s，π＝3.14。
(1)求未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积(结果保留2位有效数字)。[解析]　未滴油时，画出O点发出的光在盖玻片的上表面恰好发生全反射时的光路图如图所示，由光路图可知，透光区域为圆形设透光圆面积的半径为r，则有
[答案]　1.0×10－5 m2　
(2)滴油前后，光从O点传播到物镜的最短时间分别为t1、t2，求t2－t1(结果保留2位有效数字)。
[答案]　3.3×10－13 s
考点三　光的折射和全反射的综合问题
(1)求玻璃砖的折射率。
(2)在该横截面沿圆弧任意改变入射点的位置和入射方向，使激光能在圆心O点发生全反射，求入射光线与x轴之间夹角的范围。
[答案]　θ≤45°或θ≥135°
例8 (2024·山东卷，T15)某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为O点，半径为R；直角三棱镜FG边的延长线过O点，EG边平行于AB边且长度等于R，∠FEG＝30°。横截面所在平面内，单色光线以θ角入射到EF边发生折射，折射光线垂直于EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为1.5。
(2)以θ角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB可以发生全反射，求光线在EF上入射点D(图中未标出)到E点距离的范围。