第1讲 光的反射与折射 全反射
[考试标准]
知识内容 光的反射与折射 全反射 光的颜色、色散 必考要求 加试要求 c b b 不要求引入相对折射率的概念 说明
一、光的反射与折射 1.反射定律
反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角. 2.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
sin θ1
(2)表达式：＝n.
sin θ2
(3)在光的折射现象中，光路是可逆的. 3.折射率
(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量. sin θ1
(2)定义式：n＝. sin θ2
(3)计算公式：n＝，因为v (4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气) cv时，入射角小于折射角. 自测1 (多选)如图是光由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气的光路图，O点是半圆形玻璃砖的圆心.下列情况可能发生的是( ) 答案 BC 二、全反射 1.条件：(1)光从光密介质射入光疏介质. (2)入射角大于或等于临界角. 2.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，1 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小. n自测2 (多选)光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是( ) A.a是光密介质，b是光疏介质 B.光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度 C.光的入射角必须大于或等于临界角 D.必须是单色光 答案 AC 三、光的颜色 色散 1.色散现象 白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱. 2.成因 由于不同色光折射率不同，它们射到另一个分界面时，折射率大的光，偏折角也大. 3.光的色散现象说明 (1)白光为复色光； (2)同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大； (3)不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢. 自测3 (多选)如图2所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则( ) 图2 A.λa<λb B.λa>λb C.na 解析 一束光经过三棱镜折射后，折射率小的光偏折较小，而折射率小的光波长较长，所以λa>λb，na 命题点一 光的折射问题 1.对折射率的理解 sin θ1 (1)公式n＝中，不论是光从真空或空气射入介质，还是从介质射入真空或空气，θ sin θ2总是真空或空气中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角. (2)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. (3)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关，与入射角的大小无关.同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小. (4)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同. 2.应用光的折射定律解题的一般思路 (1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图. (2)充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等. (3)注意在折射现象中，光路是可逆的. 例1 (多选)如图3所示，一个储油桶的底面直径与高均为d.当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B.当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距.则下列说法正确的是( ) 4 1 d 图3 A.油的折射率为 10 25 2 B.油的折射率为 38 C.光在油中的传播速度为10×10 m/s 568 D.光在油中的传播速度为5×10 m/s 5答案 AC 解析 因为底面直径与桶高相等，所以∠AON＝∠BON′＝45°，由ON′＝2CN′可知sin ∠CON′＝CN′5sin ∠AON10 ＝，因此，油的折射率n＝＝＝，故A正确， sin ∠CON′2CN′2＋ON′255 5 2 2 B错误；光在油中的传播速度v＝＝ c38 10×10 m/s.故C正确，D错误. n5 变式1 (多选)关于折射率，下列说法正确的是( ) sin θ1 A.根据n＝可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比 sin θ2sin θ1 B.根据n＝可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比 sin θ2C.根据n＝可知，介质的折射率与光在该介质中的光速成反比 D.同一频率的光由真空进入某种介质时，折射率与光在介质中的波长成反比 答案 CD 解析 介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，故选项A、B均错；由于真空中的光速是一个定值，故n与v成反比是正确的，选项C正确；由于v＝λf，当f一定时，v与λ成正比，又n与v成反比，故n与λ也成反比，选项D正确. 变式2 (多选)一束光从空气射向折射率n＝2的某种玻璃的表面，如图4所示.i代表入 cv