第1讲光的折射全反射
学习目标1.理解折射率的概念,掌握光的折射定律。2.掌握发生全反射的条件并会用全反射的条件进行相关计算。
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1.思考判断
(1)在光的折射现象中,光路是可逆的。()
(2)光由介质射入空气,折射角小于入射角。()
(3)由n=cv可知任何介质的折射率都大于1。(
(4)同一种介质中,频率越大的色光折射率越大,传播速度越小。()
(5)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。()
(6)密度大的介质为光密介质,密度小的介质为光疏介质。()
2.(人教版选择性必修第一册P89T3改编)一束光从某种介质射入空气中时,入射角θ1=30°,折射角θ2=60°,光路如图所示,则下列说法正确的是()
A.此介质的折射率为3
B.此介质的折射率为3
C.光在介质中的速度比在空气中的大
D.当入射角增大时,折射角增大,折射率也增大
考点一折射定律折射率
1.对折射率的理解
(1)折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领,也反映了光在该介质中传播速度的大小v=
(2)折射率的大小不仅与介质本身有关,还与光的频率有关,与入射角和折射角的大小无关。
①同一种介质中,频率越大的光折射率越大,传播速度越小。
②同一种光在不同介质中,虽然波速、波长不同,但频率相同。
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。
例1(2025·陕西部分学校适应性考试)如图,厚度为d=2.0cm的玻璃砖竖直固定在水平桌面上,其右表面镀有反光膜,刻度尺在玻璃砖的左侧与玻璃砖竖直平行放置,距玻璃砖左侧表面距离为l=6.0cm。激光笔发出一束激光从刻度尺上的O点射向玻璃砖左表面,在刻度尺上观察到P、Q两个光点(光路未画出),读出O、P间的距离为16cm、P、Q间的距离为3.0cm。已知光在真空中的速度c=3.0×108m/s,求:
(1)玻璃砖的折射率n;
(2)激光从O点传到P、Q两点的时间差Δt(以上结果均保留2位有效数字)。
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解决光的折射问题的思路
(1)根据题意画出正确的光路图。
(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系,要注意入射角、折射角均以法线为标准。
(3)利用折射定律求解。
(4)注意折射现象中光路的可逆性。
跟踪训练
1.(2025·山东潍坊模拟)水晶球是用天然水晶加工而成的一种透明的球形物品。如图甲所示为一个质量分布均匀的透明水晶球,半径为a,过球心的截面如图乙所示,PQ为直径,一单色细光束从P点射入球内,折射光线与PQ夹角为37°,出射光线与PQ平行。已知光在真空中的传播速度为c,sin37°=0.6,cos37°=0.8,则()
A.光束在P点的入射角为53°
B.“水晶球”的折射率为1.6
C.光在“水晶球”中的传播速度为34
D.光在“水晶球”中的传播时间为8
2.(2025·八省联考山陕青宁卷,13)如图,半径为R的球面凹面镜内注有透明液体,将其静置在水平桌面上,液体中心厚度CD为10mm。一束单色激光自中心轴上距液面15mm的A处以60°入射角射向液面B处,其折射光经凹面镜反射后沿原路返回,液体折射率为3。求:
(1)光线在B点进入液体的折射角;
(2)凹面镜半径R。
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