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1、第 3 讲 光的折射 全反射第 3 讲 光的折射 全反射 一、光的折射定律 折射率 1.折射定律 (1)内容 ： 如图 1 所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，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正比. 图 1 (2)表达式：n. sin1 sin2 (3)在光的折射现象中，光路是可逆的. 2.折射率 (1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量. (2)定义式：n. sin1 sin2 (3)计算公式：n ，因为vv2v3B.v1v3v2 C.v1v1v3 答案 B 解析 光从介质射向介质，发生全反射，说明介质的折射率小于介质的折射率，入 射角大于或
2、等于临界角；光从介质射入介质，从题图可以看出，入射角小于折射角，说 明介质的折射率大于介质的折射率， 入射角小于临界角.界面相互平行， 比较可知， 介质 的折射率小于介质的折射率.光在介质中的传播速度等于光在真空中的速度与介质的折射 率的比值，折射率大，传播速度小，B 正确. 4.(多选)(2018扬州中学模拟)两束不同频率的平行单色光a、b分别由水射入空气发生如图 3 所示的折射现象(vb D.a、b入射角为 0时，没有光线射入空气中 答案 BC 解析 由题图知，vb，故 C 正确；当a、b c n 入射角为 0时，光线不偏折进入空气中，故 D 错误. 5.(多选)如图 4， 某同学用插针法
3、测量平行玻璃砖折射率， 他按正确的方法插了大头针a、b、c、 d.则下列说法正确的是( ) 图 4 A.实验中，入射角应适当大些 B.该同学在插大头针d时，应使其挡住a、b的像和c C.若入射角太大，光会在玻璃砖内表面发生全反射 D.该实验方法只能测量平行玻璃砖的折射率 答案 AB 6.(2018江苏省高考压轴冲刺卷)一束单色光由空气进入水中， 则该光在空气和水中传播时， 速度，频率(均填“增大”“减小”或“不变”). 答案 减小 不变 解析 同一单色光在不同的介质中传播，频率不会改变，但是速度改变，光在水中传播时速 度比在空气中传播时小. 7.(2018南京市三模)如图 5 所示是一个透明圆
4、柱体的横截面，其半径为R，AB是一条直径. 某学习小组通过实验测定圆柱体的折射率， 他们让一束平行光沿AB方向射向圆柱体， 发现与 AB相距R的入射光线经折射后恰经过B点，已知光在真空中的传播速度为c，求： 3 2 图 5 (1)这个圆柱体的折射率； (2)光在透明圆柱体中传播的速度. 答案 (1) (2)c3 3 3 解析 (1)设光线P经折射后经过B点，光路如图所示： 根据折射定律nsin sin 由 sin 3R 2 R 3 2 解得：60 又2，得30 联立解得n 3 (2)由n ，得光在透明圆柱体中传播的速度为vc. c v 3 3 8.(2018南通等六市一调)半圆筒形玻璃砖的折射
5、率为n，厚度为d，其横截面如图 6 所示. 一束光垂直于左端面射入，光能无损失地射到右端面，光在真空中的传播速度为c.求： 图 6 (1)光在玻璃砖中的传播速度v； (2)筒的内半径R应满足的条件. 答案 (1) (2)R c n d n1 解析 (1)光在玻璃砖中的传播速度为：vc n (2)光路如图所示 从筒左端面内侧入射的光线发生全反射时有：sin R Rd 发生全反射的临界角满足：sin C1 n 一束光垂直于左端面射入，光能无损失地射到右端面满足：C，即 R Rd 1 n 解得：R. d n1 9.(2018高考押题预测卷)如图 7 所示， 一根长直棒AB竖直地插入水平池底， 水深a
6、1.0m， 棒露出水面部分的长度b0.6m，太阳光斜射到水面上，水面上阴影的长度为c0.8m，已知 水的折射率n ，sin370.6，cos370.8.求棒在池底的影长d. 4 3 图 7 答案 1.55m 解析 设太阳光与水面的夹角为，射进水后的折射角为，如图所示 由几何关系得：tan b c 0.6 0.8 3 4 根据折射定律有：n sin90 sin 影长dcatan 由式代入数据解得d1.55m. 10.(2018苏州市期初调研)如图 8 所示， 直角玻璃三棱镜ABC置于空气中， 棱镜的折射率为n ，A60.一细光束从AC的中点D垂直于AC面入射，ADa.求：2 图 8 (1)光第一
7、次从棱镜中射入空气时的折射角； (2)光从进入棱镜到第一次从棱镜中射出所经历的时间(光在真空中的传播速度为c). 答案 (1)45 (2) 5 6 a 3c 解析 (1)光路如图所示 i160，设玻璃对空气的临界角为C，则：sin C ，C45， 1 n 2 2 i145，发生全反射，i2603030C 由折射定律有，所以r45 sin r sin i2 2 (2)棱镜中的光速v ，所求时间t，解得：t c n 3a v a vcos 30 5 6 a 3c 11.(2018苏锡常镇二模)如图 9 所示， 一透明球体置于空气中， 半径R0.1m， 单色细光束AB 平行于过球心的直线MN射向球体，AB与MN的间距为dm，经折射、反射、折射回到空 3 20 气中，出射光线与AB恰好平行. 图 9 (1)求该透明球体的折射率； (2)已知真空中光速c3108m/s，求光束在该透明球体中的传播时间. 答案 (1) (2)2109s3 解析 (1)光路图如图所示，sini ，i60 d R 3 20 0.1 3 2 r 30，n i 2 sini sinr 3 (2)v c，t2109s c n 3 3 2BN v 2 d sin30 v