粤教版高中物理选修23 第一章 光的折射 全反射与光纤技术 单元测试
2019-2019学年粤教版高中物理选修2-3 第一章光的折射全反射与光纤技术单元测试
一、单选题
1.如图所示，为观察门外情况，居家防盗门一般都会在门上开一小圆孔.假定门的厚度为a=8cm，孔的直径为d=6cm，孔内安装一块折射率n=1.44的玻璃，厚度可]的厚度相同，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8.则（）
A. 如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为106°
B. 装人玻璃后，室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围约为106°
C. 装人玻璃的折射率越大，室内的人通过玻鵯能看到外界的角度范围就越小
D. 若要将视野扩大到180°，需嵌入折射率大于或等于的玻璃
2.在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体()
A. 比物体所处的实际位置高
B. 比物体所处的实际位置低
C. 跟物体所处的实际位置一样高
D. 以上三种情况都有可能
3.如图所示，一束由a ，b两种频率不同的单色光组成的复色光从O点由空气射入厚度均匀玻璃砖，经玻璃砖的下表面反射后，分别从上表面的A、B两点射出，（不考虑玻璃砖上表面的反射情况），则（）
A. a光的折射率比b光的折射率小
B. 在该玻璃中，a光的传播速度比b光的传播速度大
C. 若用b光照射某金属时能发生光电效应现象，则改用a光照射该金属时也一定能发生光电效应现象
D. 用a、b两种色光分别通过同一双缝干涉装置，a光产生的条纹间距较大
4.下列说法中正确的是（）
A. “雨色映日而为虹”，从物理学的角度看，彩虹是太阳光经过雨滴的折射和反射形成的
B. 互联网“光纤入户”工程中使用的光导纤维是利用光的衍射现象
C. 眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
D. 通过门镜观察门外的景物时，利用了光的全反射现象
5.彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的，形成示意图如图所示，一束白光L由左侧射入雨滴，a、b是白光射入雨滴后经过一次反射和两次折射后的光路图，其中两条出射光（a、b是单色光）．下列关于a光与b光的说法中正确的是（）
A. 雨滴对a光的折射率大于对b光的折射率
B. b光在雨滴中的传播速度小于a光在雨滴中的传播速度
C. 用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距大于b光条纹间距
D. a光、b光在雨滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长
6.如图所示，MM/是两种介质的界面，A是入射光线，B是反射光线，C是折射光线，O是入射光线的入射点，MN/是法线，i是入射角，r是折射角，且i>r。则下列判断正确的是（）
A. i逐渐增大时r也逐渐增大，有可能发生全反射现象
B. i逐渐减小时r也逐渐减小，有可能发生全反射现象
C. i逐渐增大时r将逐渐减小，有可能发生全反射现象
D. i逐渐增大时r也逐渐增大，但不可能发生全反射现象
7.介质Ⅰ中光速为v1=c，介质Ⅱ中的光速为v2=c/2，临界角为30°，如果光线a，b如图中所示射到Ⅰ、Ⅱ两介质的分界面上，那么正确的是（）
A. a，b均不能发生全反射
B. a，b均能发生全反射
C. a能发生全反射
D. b能发生全反射
二、多选题
8.如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b 两束光线．则（）
A. 在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B. 在真空中，a光的波长小于b光的波长
C. 玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
D. 若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失
E. 分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
9.一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形（AC边末画出），AB为直角边∠ABC=45°；ADC 为一圆弧，其圆心在BC边的中点．此玻璃的折射率为1.5．P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏．若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则（）
A. 从BC边折射出束宽度与BC边长度相等的平行光
B. 屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度
C. 屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度
D. 当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大
10.如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率为，入射角为45°(相应的折射角为24°)，现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于图面的轴线顺时针转过15°，如图中虚线所示，则[ ()
A. 光束1转过15°
B. 光束1转过30°
C. 光束2转过的角度小于15°
D. 光束2转过的角度大于15°
三、填空题
11.如图所示，含有a、b两种单色光的一细光束，沿半径方向从真空射入横截面为半圆形的透明介质中．a、b两种单色光从介质中射出时方向如图所示．则a、b两种单色光在介质中的折射率n1：n2=________，两种单色光在介质中的速度v1：v2=________
12.如图所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d，当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B，当桶内油的深度等于桶高一半时，在A点沿AB方向看去，看到桶底上的C点，C、B相距d，由此可得油的折射率n=________；光在油中传播的速度v=________m/s（结果可用根式表示）．
13.光在某种介质中传播的速度为1．5×108m/s ，光从此介质射向空气并发生全反射时的
临界角是C=________。
四、解答题
14.一玻璃三棱柱竖直放在水平桌面上，其底面A1B1C1是边长a=12cm的等边三角形，柱高L=12cm．现在底面的中心O处放置一点光源，不考虑三棱柱内的反射光，玻璃的折射率为，求三个侧面的发光的总面积．
五、综合题
15.单色细光束射到一半径为R的透明球表面，光束在过球心的平面内，入射角i=45°．该光束经折射进入球内后又经其内表面反射一次，再经球表面折射后射出．已知真空中光速为c，入射光线与出射光线之间的夹角α=30°，如图所示（图上已画出入射光线和出射光线）．
（1）在图上画出光线在球内的路径和方向（简要说明画图步骤）；
（2）求透明球的折射率和光在透明球中传播的时间．
16.半径为R的半圆形玻璃砖截面如图所示，O点为圆心，光线a沿半径方向进入玻璃后恰好在O点发生全反射，光线b平行于光线a，从最高点进入玻璃后折射到MN上的D点，已知光线a与MN的夹角为60°，求：
（1）玻璃的折射率n为多少？
（2）OD的长度是多少？
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
【解析】【解答】因，则，如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为74°，A不符合题意；装入玻璃后，根据折射定律：，，则，
则室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围大于106°，B不符合题意；装入玻璃的折射率越大，则折射角β越大，则室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围就越大，C不符合题意；若要将视野扩大到180°，则β=90°，则，则需嵌入折射率大于或等于5/3的玻璃，D符合题意；
故答案为：D.
【分析】视角是射入人眼的两入射光线的夹角，根据题意分别作出两种情况光路图求出对应的视角。
2.【答案】A
【解析】【解答】水中的潜水员斜向上看岸边上的物体时，感觉比物体所处的实际位置高，。【分析】光发生折射现象是有条件的，只有光从一种介质斜射入另一种介质时，才能发生折射；
光的折射光路是可逆的，一条光线从一种介质斜射入另一种介质时，发生折射后，逆着折射光线方向射入一条光线，会逆着原来入射光线反向射出。
3.【答案】C
【解析】【解答】A、光路图如图所示，a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，故A不正确，
B、根据v= ，所以a光的传播速度比b光的传播速度小．故B错误．
C、由上分析可知，a光的折射率较大，则其频率高，若b光照射某金属时能发生光电效应现象，因b光的频率小于a光，则改用a光照射该金属时也一定能发生光电效应现象．故C正确．
D、由于a光的频率大，则波长小，根据△x= λ知，那么通过同一双缝干涉装置，a光产生的条纹间距
较小．故D错误．
故选：C ．
【分析】作出光路图，根据光线的偏折程度比较两色光的折射率大小，从而比较出频率的大小和波长的大小，通过波长大小，结合双缝干涉条纹间距公式比较条纹间距的大小．根据色光的频率大小判断能否发生光电效应．
4.【答案】A
【解析】【解答】解：A、“雨色映日而为虹”，从物理学的角度看，彩虹是太阳光经过雨滴的折射和反射形成的．故A正确．
B、用光导纤维束传送图象信息是利用光在纤维中不停地发生全反射进行传递信息．故B错误．
C、当光通过狭缝时，若缝的尺寸与光的波长相当，则会发生明显的衍射现象．故C错误．
D、门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象．故D错误．
故选：A．
【分析】彩虹是太阳光经过雨滴的折射和反射形成的；用光导纤维束传送图象信息是利用光的全反射；眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹是光的衍射；门镜观察门外的景物时，利用了光的折射现象．5.【答案】A
【解析】【解答】解：A、进入水滴时，a、b两种光的入射角相等，而折射角不等，光线a的折射角较小，根据折射率定义式n= ，得知光线a折射率较大，故A正确；
B、根据光速与折射率关系v= ，得知光线a在雨滴中的传播速度较小，故B错误；
C、折射率越大的光波长越短，即知a光的波长较短，根据干涉条纹间距公式△x= λ，知a光干涉条纹间距较小，故C错误；
D、光速与折射率关系v= ，v＜c，λ=vT，周期不变，波速变小后波长变短，即a光、b光在雨滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要短，故D错误；
故选：A
【分析】可知玻璃砖对a光的偏折角大于对b光的偏折角，玻璃砖对a光的折射率大于对a光的折射率，a 光的频率高，波长短，由v= 判断光在玻璃砖中的速度关系．由临界角C的正弦sinC= 分析临界角的大小．光的波长越长，波动性越强，越容易发生衍射现象．
6.【答案】D
【解析】【分析】光从一种介质进入另一种介质叫光的折射，当光照射在两种介质的界面上时，会发生光的反射．要发生全反射，则必须光从光密介质进入光疏介质且入射角大于临界角。
如图所示，
A、入射角i逐渐增大时折射角r也逐渐增大，但不可能发生全反射现象，因为它是光疏进入光密的．故A 错误；
B、i逐渐减小时r也逐渐减小，也不可能发生全反射现象．因为它是光疏进入光密的．故B错误；
C、i逐渐增大时r不会逐渐减小，也不可能发生全反射现象．故C错误；
D、入射角i逐渐增大时折射角r也逐渐增大，但不可能发生全反射现象．故D正确；
故选D。
【点评】有光的折射时一定有光的反射，而有光的反射时不一定有光的折射。
7.【答案】D
【解析】【分析】光从光密介质射向光疏介质时，当入射角大于等于临界角时会发生全反射。
根据题意可知。介质二为光密介质，介质一为光疏介质，所以由二射向一才有可能发生全反射现象，故BC错。
又因为介质Ⅱ中的光速为v2=c/2，所以光在介质二中的临界角满足：，故临界角为30°，
所以光束b可以发生全反射，故D正确。
【点评】在两种透明介质的界面上，会同时发生折射和反射，反射光线与入射光线分居法线两侧且在同种介质中；折射光线与入射光线也是分居法线两侧，但在两种不同介质中。
二、多选题
8.【答案】A，B，D
【解析】【解答】AC、光线a的偏折程度大，根据折射定律公式n= ，光线a的折射率大；再根据公式v= ，光线a在玻璃中的传播速度小，故A正确，C错误；
B、光线a的折射率大，说明光线a的频率高，根据c=λf，光线a在真空中的波长较短，故B正确；
D、若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a的折射角先达到90°，故先发生全反射，先消失，故D正确；
E、光线a在真空中的波长较短，根据双缝干涉条纹间距公式，分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，故E错误；
故选：ABD．
【分析】本题综合考查了光的折射、全反射和干涉，关键是记住几个公式：折射率定义公式n= 、光速公式v= 、双缝干涉条纹间距公式，基础题目．
9.【答案】B，D
【解析】【解答】解：A、材料的折射率n=1.5，临界角小于45°，从AB面射入的所有光线在AC面上都发生全反射，所以没有光线从BC边射出，故A错误；
B、材料的折射率n=1.5，临界角小于45°，从AB面射入的所有光线在AC面上都发生全反射．从AB面中间附近射入的光线到达圆弧ACD面时，入射角较小，不发生全反射，可以从圆弧面折射出来．所以屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度，故B正确；
C、材料的折射率n=1.5，临界角小于45°，从AB面射入的所有光线在AC面上都发生全反射．从AB面中间附近射入的光线到达圆弧ACD面时，入射角较小，不发生全反射，可以从圆弧面折射出来．所以屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度，故C错误；
D、材料的折射率n=1.5，临界角小于45°，从AB面射入的所有光线在AC面上都发生全反射．从AB面中间附近射入的光线到达圆弧ACD面时，入射角较小，不发生全反射，可以从圆弧面折射出来．所以屏
上有一亮区，其宽度小于AB边的长度，当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小，一旦越过，折射光线的交点后，亮区渐渐变大．故D正确；
故选：BD
【分析】材料的折射率n=1.5，临界角小于45°，从AB面射入的所有光线在AC面上都发生全反射．从AB面中间附近射入的光线到达圆弧ACD面时，入射角较小，不发生全反射，可以从圆弧面折射出来．10.【答案】B，C
【解析】【解答】转动前，光束1(反射光)与入射光线的夹角为，光束2(折射光)与入射光线间的夹角。转动后，反射光线与入射光线的夹角，据折射
定律，，得°，则折射光线与入射光线间的夹角为。因为
，故B、C项正确。
【分析】光在界面上会发生反射和折射，由反射定律可确定反射光线的转过的角度；由折射定律可得出折射光线的方向。
三、填空题
11.【答案】：2；2：
【解析】【解答】解：设入射角为i．
根据折射定律得：n1=
n2=
则n1：n2=sin60°：sin45°= ：2；
由公式v= 得：两种单色光在介质中的速度v1：v2=n2：n1=2：
故答案为：：2；2：．
【分析】根据折射定律求出折射率之比．由公式v= 求光在介质中的速度之比．
12.【答案】；
【解析】【解答】作出光路图
sinα= ，sinβ= = ，
而油的折射率n= = ，
光在油中的传播速度
【分析】只要某点发出的光或反射的光能进入观察者的眼睛，眼睛便能观察到该点．桶内没装液体时，B 点发出的光是沿直线到达A点的，C点发出的光也是沿直线传播的，无法通过A点，在A点的眼睛就看不到它．装上半桶油后，C点发出的光将会折射到A点，如上图所示。
13.【答案】30°
【解析】【解答】因为，而且，所以。
【分析】由于光是从液体射向空气，所以折射定律公式中，折射率应该是折射角的正弦与入射角的正弦相比．当恰好发生全反射时的入射角叫临界角。
四、解答题
14.【答案】解：因点光源在底面的中点，可知光源到三个侧面的距离相等，根据几何知识可知光源到三个侧面的距离为 a
根据折射定律，sin C= =
求得临界角C=45°
根据几何知识可求每个侧面的发光的面积为半径为r= a的圆面积的一半．
所以三个侧面的发光面积为S=
答：三个侧面的发光的总面积为18πcm2
【解析】【分析】据题意点光源在底面的中点，可知光源到三个侧面的距离相等，根据几何知识求出光源到三个侧面的距离，由公式sinC= ，求出全反射临界角，再由几何知识求出三个侧面的发光的总面积．
五、综合题
15.【答案】（1）解：作入射光线与出射光线之间的夹角为α的角平分线，该角平分线过球心O，与球面交于C点．入射点A和该角平分线与球面交点C的连线为光线在球内的路径，从C点反射后沿CB连线从B点射出，如图所示
（2）解：由几何关系及对称性，有：r= +（i﹣r）
解得：r=30°
由折射定律得：n= =
由几何关系得：AC=BC=2Rcosr=2R? = R
光在透明球中传播路程为：L=2 R
传播速度为：v= = c
传播时间为：t= =
【解析】【分析】（1）光线从入射到出射的光路如下图所示．入射光线AB经玻璃折射后，折射光线为BC，又经球内壁反射后，反射光线为CD，再经折射后，折射出的光线为DE．OB、OD为球的半球，即为法线．作出光路图．（2）根据几何知识和对称性求出折射角r，由折射定律求出折射率n．由几何关系求出光在透明球中传播的距离，由v= 求出光在透明球中传播的速度，再由t= 求传播的时间．
16.【答案】（1）解：由题意得：临界角C=30°则：
n= = =2．
答：玻璃的折射率n为2；
（2）解：光线b入射，由折射定律有：
得：sinr= ，
所以：OD=Rtanr=
解得：OD= ．
答：OD的长度是
【解析】【分析】（1）根据光线a与MN的夹角为60°，光线a沿半径方向进入玻璃后恰好在O点发生全反射，可知临界角C=30°，进而求出n；（2）根据折射定律及几何关系即可求得OD的长度．
光的折射和全反射
页脚内容1 考点一 光的折射和全反射 13．[2015·江苏单科,12B(3)](难度★★)人造树脂是常用的眼镜镜片材料．如图所 示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P 点．已知光 线的入射角为30°，OA ＝5 cm ，AB ＝20 cm ，BP ＝12 cm ，求该人造树脂材 料的折射率n . 14．[2015·山东理综，38(2)](难度★★★)半径为R 、介质折射率为n 的透明圆柱体，过其轴线OO ′的截面如图所示．位于截面所在平面内的一细束光线，以角i 0由O 点入射,折射光线由上边界的A 点射出．当光线在O 点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B 点恰好发生全反射．求A 、B 两点间的距离． 15. [2015·海南单科，16(2)，8分](难度★★★)一半径为R 的半圆柱形玻璃砖，横 截面如图所示．已知玻璃的全反射临界角γ(γ＜π3 )．与玻璃砖的底平面成 (π 2 －γ)角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上．经 柱面折射后，有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直 接从玻璃砖底面射 出．若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光．求底面透光部分的宽度． 16．[2014·新课标全国Ⅱ，34(2)，10分](难度★★★)一厚度为h 的大平板玻璃水 平放置，其下表面贴有一半径为r 的圆形发光面．在玻璃板上 表面放置一半径为R 的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折 射率．
17．[2014·新课标全国Ⅰ，34(2)，9分](难度★★★)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n＝ 2. (1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？ (2)一细束光线在O点左侧与O相距 3 2 R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃 砖射出点的位置． 18．[2014·山东理综，38(2)](难度★★★)如图，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射．已知θ＝15°，BC 边长为2L，该介质的折射率为 2.求： (1)入射角i； (2)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c，可能用到： sin 75°＝6＋2 4或tan 15°＝(2－3)． 19．[2014·江苏单科，12B(3)](难度★★★)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图见题图．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d， 页脚内容2
高中物理—光的折射与全反射测试
光的折射与全反射（一）测试 A 卷 一、选择题 1、目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务. 关于光纤通信的下列说法, 正确的是（） A．光纤通信利用光作为载体来传递信息B．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理 C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理D．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝2、如图所示，两束单色光a、b分别照射到玻璃三棱镜AC面上的同一点，且都垂直AB边射出三棱镜（） A．a光的频率高B．b光的波长大C．a光穿过三棱镜的时间短D．b光穿过三棱镜的时间短 3、两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2，已知θ1>θ2 , 用n1、n2分别表示水对两单色光的折射率，v1、v2 分别表示两单色光在水中的传播速度，则（） A．n1< n2，v1
第四章 光的反射与全反射
第一节 光的折射定律 一、光的反射定律：光在遇到障碍物发会发生反射，入射光线与反射面法线的夹角称为入射角，反射光线 与反射面法线的夹角称为反射角，如下图1所示。入射光线与反射光线遵循反射定律：反射光线与入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分别们于法线两侧，且反射角等于入射角。 图1 图2 二、光的折射定律：光从一种介质射入另一种介质时，传播方向改变的现象叫光的折射，如上图2所示。 满足折射定律：折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居在法线的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比，满足以下公式： n =sin θ1sin θ2 这个公式要注意几点： a) θ1是在真空（或者空气）中的光线与法线的夹角，θ2是在介质中的光线与法线的角度。n>1叫介质的折 射率，所以θ1>θ2。即光从真空中射入介质中，角度变小，光从介质中射入真空中，角度变大。 b) n 是介质的因有属性，由介质本身和入射光的频率决定，与入射角，折射角都无关。 c) 对于同一种介质，入射角变大，折射角也变大。 d) 对于同一个入射角，折射率变大，折射角越小，传播方向改变地越多，所以折射率的本质是改变光的传 播线路的能力。 e) 光路是可逆的，如果让光逆着折射光线从玻璃中射向界面，折射光线也逆着入射光线射向空气。 f) 光折射时，都伴随着反射现象，但是反射时不一定伴随着折射现象。 例1、假设某种材料的玻璃对空气的折射率为 2，一束光从空气从以45o 角射入该玻璃中，则反射角为_____，折射角为______，入射光线与反射光线间我角度为______，反射光线与折射光线之间的角度为______。若 一束光以30o 角从该玻璃射入空气中，则反射角为______，折射角为_____，入射光线与反射光线的角度为 _____，反射光线与折射光线的角度为______。（要求画出光路图） 例2、两束光以相同的入射角60o 从空气中射入A 、B 两种不同折射率的玻璃中，已知A 玻璃对空气的折射率为 2，B 玻璃对空气的折射率为 3，则两束光的折射角度之比为_______，画出光路图，比较哪束光偏离原来的传播方向更多______。 例3关于折射率的说法正确的是（ ） A. 根据折射定律，折射率与入射角的正弦值成正比 B. 根据折射定律，折射率与折射角的正弦值成反比 C. 根据折射定律，在入射角固定的前提下，折射角与折射率成正比。 D. 根据折射定律，在入射角固定的前提下，折射角与折射率成反比 例4、一束光线从空气射到另一种介质时，反射光线与入射光线的夹角为90。，折射光线与反射光线的夹角为105。，则反射角为_________，折射角为____________，折射率为___________。 例5、光线从与界面成30o 角的方向由空气射入某种液体中，反射光线和折射光线刚好垂直，则入射角为_____，反射角为______，折射角为________，折射率为________。
光的折射、全反射
学案正标题 一、考纲要求 1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律. 2.掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算． 二、知识梳理 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． (2)表达式：＝n. (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＝. (3)计算公式：n＝，因为v ①含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同． ②三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散． 三、要点精析 1.折射定律及折射率的应用 （1）折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关． （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）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）公式n＝中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中 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.对全反射现象的四点提醒 （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． 3.全反射的有关现象及应用 （1）海水中浪花呈白色、玻璃(水)中气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起来“水淋淋”的、海市蜃楼、钻石的夺目光彩、水下灯照不到整个水面、全反射棱镜等都与光的全反射有关． （2）光导纤维 ①结构：简称光纤，是一种透明的玻璃纤维丝，直径在几微米到一百微米之间，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，即内芯是光密介质，外套是光疏介质； ②原理：光在光纤的内芯中传播，每次射到内、外层的界面上时，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射． 4.解决全反射问题的一般方法 （1）确定光是从光密介质进入光疏介质． （2）应用sin C＝确定临界角． （3）根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射． （4）如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图． （5）运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题．5.测定玻璃的折射率 （1）实验原理：用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O′B，确定出O′点，画出折射光线OO′，然后测量出角θ1和θ2，代入公式计算玻璃的折射率． （2）实验器材：白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖．（3）实验过程： ①铺白纸、画线． 第二节光的折射全反射棱镜 一、考点聚焦 ?光的折射，折射定律，折射率。全反射和临界角Ⅱ级要求 ?光导纤维Ⅰ级要求 ?棱镜，光的色散Ⅰ级要求 二、知识扫描 1．光射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种介质时，其传播规律遵循折射定律．折射定律的差不多内容包含如下三个要点：①折射光线、法线、入射光线共面；②折射光线与入射光线分居法线两侧；③入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之 比，即：。 当光从空气〔折射率为1〕射入折射率为的介质时，上式变为： 。折射现象中光路是可逆的。 2．对两种介质来讲，n较大〔即v较小〕的介质称光密介质。光从光密介质 光疏介质，折射角大于入射角。注意：〔1〕光从一种介质进入另一介质时，频率不变，光速和波长都改变。 〔2〕同一介质对频率较大〔速度较小〕的色光的折射率较大。〔3〕光的颜色由频率决定。 3．当光从光密介质射向光疏介质，且入射角不小于临界角时，折射光线将消逝，这一现象叫做光的全反射现象．应用全反射现象举例：〔1〕光导纤维。〔2〕全反射棱镜。 4．假设光从光密介质〔折射率为n〕射向光疏介质〔折射率为 〕时，发生全反射的临界角C可由如下公式求得：。当光从光密介质射向空气〔折 射率为1〕时，求得全反射的临界角的公式又可表为： 5．玻璃制成的三棱镜，其光学特性是：〔1〕单色光从棱镜的一个侧面入射而从另一侧面射出时，将向棱镜的底面偏折。隔着棱镜看到物体的虚像比实际位置向顶角方向偏移。〔2〕复色光通过棱镜，由于各种单色光的折射率不同而显现色散现象，白光色散后形成由红到紫按一定次序排列的光谱。红光通过棱镜时偏折角较小〔因对红光折射率较小〕，紫光偏折射角较大。 三、好题精析 例1：假设地球表面不存在大气层，那么人们观看到的日出时刻与实际存在大气层的情形相比〔〕 A．将提早 B．将延后 C．在某些地区将提早，在另一些地区将延后 D．不变 解析：如图，a是太阳射出的一束光线，由真空射向大气层发生 折射，沿b方向传播到P点，在P处的人便看到太阳。假如没有 大气层，光束使沿a直线传播，同样的时刻在P点便看不到太 阳，须等太阳再上升，使a光束沿b线方向时才能看到太阳， 故没有大气层时看到日出的时刻要比有大气层时延迟． 点评：此题要求考生能够联系实际建立物理模型，并依照光的折 射定律分析推理。 例2：如下图，一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45o，下面四个光路图中，正确的选项是〔〕 图14-2-1 图 14-2-2 第二节 光的折射、全反射 【基础知识再现】 一、光的折射现象 光传播到两种介质的分界面上，一部分光进入另一种介质中，并且改变了原来的传播方向，这种现象叫光的折射。 1、光的折射定律：同样要抓住“三线（入射光线、折射光线、法线）二角（入射角、折射角）。 如图14-2-1所示，光从真空（或空气）进入介质有：n r i =sin sin 2、折射率（n ） 定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i 的正弦跟折射角r 的正弦之比n ，叫做这种介质的折射率。 r i n sin sin = 说明：①折射率是表示光线在透明介质界面上发生偏折程度的物理量，与入射角i 及折射角r 无关。在入射角相同时，对同一种光线、折射率越大，折射光线偏离原方向的程度越大。 ②折射率和光在介质中传播的速度有关。 v c n = 其中s m c /1038?=，v 为介质中光速，n 为介质折射率，总大于1，故光在介质中的速度必小于真空中的光速。 ③在折射现象中，当入射角为?0，折射角也为?0，这是个特殊现象，但仍是折射现象。 二、全反射 光照射到两种介质的界面上，光线全部反射回原介质的现象叫全反射。 发生全反射的条件： 1、从光密介质射向光疏介质。 2、入射角大于或等于临界角C 。n C 1sin = 。 说明：①光密介质和光疏介质是相对的，如酒精相对于水为光密介质，酒精相对于水晶来说是光疏介质。 ②光从光密介质到光疏介质时，折射角大于入射角。光从光疏介质射入到光密介质时，折射角小于入射角。 ③发生全反射时，遵从反射定律及能量守恒。此时折射光的能量已经减弱为零，反射光能量与入射光能量相等。 ④全反射的应用：光导纤维。 三、棱镜、光的色散 1、三棱镜可以改变光的行进方向，起控制光路的作用。三棱镜通过二次折射使光产生较大的偏向角，由于介质对不同的单色光的折射率不同，其中紫光折射率最大，红光折射 率最小，因此当白光射向三棱镜时，紫光偏折最明显，而红光偏折最小，这就形成了如图14-2-2所示的光的色散现象。 《全反射》的教案 ——基于新课程标准和理念的教学设计 马永江苏常州第四中学 一、教学目标 1、知识与技能 掌握临界角的概念和发生全反射的条件；知道什么是光疏介质和光密介质；能判断什么情况下会发生全反射，了解全反射现象的应用；通过实验培养学生的观察能力、分析推理能力和创新思维能力。 2、过程与方法 通过演示实验，学习探究科学的方法——比较法；通过实验设计和动手操作，经历科学探究的过程。 3、情感、态度与价值观 体验全反射实验的探究过程，感受实验探究的乐趣；通过互动实验，培养学生探究科学知识的兴趣和实事求是的科学态度；通过全反射现象的应用，培养学生运用科学理论观察分析周围事物的习惯。 二、重点和难点 重点是全反射现象；难点是临界角概念和全反射条件。 三、教学方法：实验探究法 四、设计思路：本节课以实验为主线，通过一个带有魔术色彩的演示实验引入课题，再通过两个演示实验的对比，让学生观察、分析，揭示全反射的现象与产生条件，另外增加学生探究性实验，通过学生间的讨论、设计、动手及合作，使学生对全反射概念的理解更加准确、丰富和全面。最后通过全反射的应用介绍，开拓学生的视野。 五、主要教学过程 1、引入新课 演示一：用细铁丝穿过单摆小金属球，使其一端伸出作为把手，然后捏住把手，用蜡烛火焰的内焰将金属球熏黑，让学生观察。然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，现象发生了，放在水中的铁球变亮了。好奇的学生误认为是水泡掉了铁球上黑色物，当老师从水中取出时，发现熏黑的铁球依然如故，将其再放入水中时，出现的现象和刚才一样，学生大惑不解，让学生带着这个疑问开始学习新的知识——全反射。 2、新课教学 2.1实验探究 演示二：实验1：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的半圆面(如图1)。 实验2：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖直边的圆心O（如图2）。 图1 图2 教师演示两遍实验后，让学生分组讨论后回答。 实验1现象：①当光沿着玻璃砖的半径射到直边上时，一部分光从玻璃砖的直边上折射到空气中，一部分光反射回玻璃砖内。 ②逐渐增大入射角，看到折射光远离法线，且越来越弱，反射光越来越强。 ③当入射角增大到某一角度，使折射角达到900时，折射光完全消失，只剩下反射光。 实验2现象：①当光沿着空气射向玻璃砖的直边的圆心O时，一部分光从玻璃砖的直边上折射到玻璃砖内，一部分光反射回空气中。 ②逐渐增大入射角，看到折射光远离法线，且越来越弱，反射光越来越强。 ③当入射角增大到接近900时，折射角小于900。 学生归纳不同点：①光从空气→玻璃，入射角＞折射角；光从玻璃→空气，入射角＜折射角； ②光从空气→玻璃，同时存在反射光和折射光；光从玻璃→空气，当入射角达到某个角度时折射角达到900，折射光完全消失。 师：我们考虑直边分界面上光的传播规律，从中可以得出什么结论？ （一）什么是全反射现象？ 引导学生回答：①光从玻璃射入空气时，当入射角大于或等于某一个角度时，折射角达到900，折射光完全消失，只剩下反射光的现象。②临界角：光从玻璃射向空气时，当折射角达到900时的入射角。 （二）产生全反射现象的条件是什么？ 引导学生回答：①光从玻璃→空气；②入射角≥临界角。 师：在实验2中，光从空气射向玻璃，虽然入射角增大，反射角和折射角都增大，反射光增强，折射光减弱，但只有量变过程并没有实现质变。而在实验1中，光从玻璃射向空气，随 光的折射、全反射 一、光的折射 1．折射现象：光从一种介质斜． 射入另一种介质，传播方向发生改变的现象． 2 ．折射定律：折射光线、入射光线跟法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比． 3．在折射现象中光路是可逆的． 二、折射率 1．定义：光从真空射入某种介质 ,入射角的正弦跟折射角的正弦之比,叫做介质的折射率．注意：指光从真空射入介质． 2．公式：n=sini/sin γ0sin 1C v c ='==λλ，折射率总大于1．即n ＞1． 3.各种色光性质比较：红光的n 最小，ν最小，在同种介质中（除真空外）v 最大，λ最大，从同种介质射向真空时全反射的临界角C 最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角．．．和折射角．．． ）。 4．两种介质相比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质． 三、全反射 1．全反射现象：光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象． 2．全反射条件：光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角． 3．临界角公式：光线从某种介质射向真空（或空气）时的临界角为C ，则sinC=1/n=v/c 四、棱镜与光的色散 1.棱镜对光的偏折作用 一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折。 (若棱镜的折射率比棱镜外介质小则结论相反。) 作图时尽量利用对称性(把棱镜中的光线画成与底边平行)。 由于各种色光的折射率不同，因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象，在光屏上形成七色光带（称光谱）（红光偏折最小，紫光偏折最大。）在同一介质中，七色光与下面几个物理量的对应关系如表所示。 光学中的一个现象一串结论 光的反射、折射、全反射 【学习目标】 1．通过实例分析掌握光的反射定律与光的折射定律． 2．理解折射率的定义及其与光速的关系． 3．学会用光的折射、反射定律来处理有关问题． 4．知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念． 5．能判定是否发生全反射，并能分析解决有关问题． 6．了解全反射棱镜和光导纤维． 7．明确测定玻璃砖的折射率的原理． 8．知道测定玻璃砖的折射率的操作步骤． 9．会进行实验数据的处理和误差分析． 【要点梳理】 要点一、光的反射和折射 1．光的反射现象和折射现象 如图所示，当光线入射AO 到两种介质的分界面上时，一部分光被反射回原来的介质，即反射光线OB ，这种现象叫做光的反射．另一部分光进入第二种介质，并改变了原来的传播方向，即光线OC ，这种现象叫做光的折射现象，光线OC 称为折射光线．折射光线与法线的夹角称为折射角（2θ）． 2．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． 3．折射定律 （1）内容：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧．入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．即 1 2 sin sin θθ=常数．如图所示． 也可以用 sin sin i n r =的数学公式表达，n 为比例常数．这就是光的折射定律． （2）对折射定律的理解： ①注意光线偏折的方向：如果光线从折射率（1n ）小的介质射向折射率（2n ）大的介质，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）；如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）． ②折射光路是可逆的，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人射光线发生折射，定律中的公式就变为 12sin 1 sin n θθ=，式中1θ、2θ分别为此时的入射角和折射角． 4．折射率——公式中的n （1）定义． 实验表明，光线在不同的介质界面发生折射时．相同入射角的情况下．折射角不同．这意味着定律中的n 值是与介质有关的，表格中的数据，是在光线从真空中射向介质时所测得的n 值，可以看到不同介质的n 值不同，表明n 值与介质的光学性质有关，人们把这种性质称为介质的折射率．实际运用中我们把光从真空斜射人某种介质发生折射时，入射角1θ的正弦跟折射角2θ的正弦之比。，叫做这种介质的折射率：1 2 sin sin n θθ= ． （2）对折射率的理解． ①折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c 跟光在这种介质中传播速度v 之比，即c n v = ，单色光在折射率较大的介质中光速较小． ②折射率n 是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身及人射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关，“折射率与sin i 成正比，跟sin r 成反比”的说法和“折射率n 跟光速”成反比的说法是错误的． 5．视深问题 （1）视深是人眼看透明物质内部某物点时像点离界面的距离．在中学阶段，一般都是沿着界面的法线方向去观察，在计算时，由于入射角很小，折射角也很小，故有：111 222 sin tan sin tan θθθθθθ≈≈，这是在视深问题中经常用到的几个关系式． （2）当沿竖直方向看水中的物体时，“视深”是实际深度的 1 n 倍，n 为水的折射率． 6．玻璃砖对光的折射 常见的玻璃砖有半圆形玻璃砖和长方形玻璃砖．对于半圆形玻璃砖，若光线从半圆面射入，且其方向指向圆心，则其光路图如图甲所示．对于两个折射面相互平行的长方形玻璃砖，其折射光路如图乙所示，光线经过两次折射后，出射光线与入射光线的方向平行，但发生了侧移．物点通过玻璃砖亦可以成虚像．如图丙所示为其示意图． 第I卷（选择题） 请点击修改第I卷的文字说明 评卷人得分 一、选择题（题型注释） ~ 1.（单选）如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为（） A. 2 B. 1.5 C. 3 D. 2 2. 如图所示是一种折射率 3 n的棱镜。现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB面上，入 射角的大小i＝60°，求： （ （1）光在棱镜中传播的速率； （2）画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路图，要求写出简要的分析过程。 3.（多选）一束光从空气射向折射率n=2的某种玻璃的表面，则下列说法正确的是:（） A．当入射角大于450时会发生全反射 B．无论入射角多大，折射角都不会超过450 C．入射角为450时，折射角为300 D．当入射角为arctan2时，反射光线跟折射光线恰好垂直 … 第II卷（非选择题） 请点击修改第II卷的文字说明 评卷人得分 二、填空题（题型注释） \ 4.直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB 面的夹角α= 60°．已知这种玻璃的折射率n =2，则： ①这条光线在AB面上的的入射角为； ②图中光线ab （填“能”或“不能”）从AC面折射出去． 5.如图所示，一个用透明材料制成的截面为直角三角形的三棱镜ABC．现在有一束单色光从空气中以θ=45°的入射角自直角边AB射入，折射时的偏转角为15°，然后光线射到AC 面而刚好发生了全反射，则这种透明材料的折射率为________，全反射的临界角为_________，角∠A=________. ? 6.如图所示，用某种透光物制成的直角三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像__________________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3________，P4________.记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°.则该透光物质的折射率n＝________，并在图中画出正确完整的光路图． 评卷人得分 ￥ 三、实验题（题型注释） 光的反射与折射 1．如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况。造成这种现象的原因是( ) A ．光的反射 B ．光的折射 C ．光的直线传播 D ．小孔成像 答案：B 解析：太阳光线进入大气层发生折射，使传播方向改变，而使人感觉太阳的位置比实际位置偏高。 2．在水中的潜水员斜看岸边的物体时，看到的物体( ) A ．比物体所处的实际位置高 B ．比物体所处的实际位置低 C ．跟物体所处的实际位置一样高 D ．以上三种情况都有可能 答案：A 解析：根据光的折射定律可知A 项正确。 3．关于折射率，下列说法中正确的是( ) A ．根据 sin θ1 sin θ2 ＝n 可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比 B ．根据sin θ1 sin θ2＝n 可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比 C ．根据n ＝c v 可知，介质的折射率与介质中的光速成反比 D ．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比 答案：CD 解析：介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量，由介质本身决定，与入射角、折射角无关。由于真空中光速是个定值，故n 与v 成反比正确，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，由v ＝λf ，当f 一定时，v 正比于λ。n 与v 成反比，故折射率与波长λ也成反比。 4．(2012·大连质检)一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，入射角为45°，下面光路图中正确的是( ) 答案：C 解析：光在两介质的界面上通常同时发生反射和折射，所以A 错误；由反射定律和反射角为45°，根据折射定律n ＝sin θ1 sin θ2得θ1>θ2，故B 错误；C 正确，D 错误。 5. 如图所示，S 为点光源，MN 为平面镜。(1)用作图法画出通过P 点的反射光线所对应的入射光线；(2)确定其成像的观察范围。 解析：这是一道关于平面镜成像问题的题目，主要考查对平面镜成像规律的认识，平面镜成像的特点是：等大正立的虚像。方法是先确定像点的位置，然后再画符合要求的光线以及与之对应的入射光线。 练习三十四 光的直线传播 光的反射 光的折射 全反射 选择题部分共10小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确. 1. 某台钟钟面上没有数字，只有刻度线.图示是从平面镜里面看到的钟的像， 则此时指针指的时刻是( ) A.1点20分 B.11点20分 C.10点40分 D.10点20分 答案：C 2.在没有月光的夜晚，一个池面较大的水池底部中央有一盏灯(可看做点光 源)，小鱼在水中游动，小鸟在水面上飞翔.设水清澈且水面平静，则下列说法正 确的是( ) A.小鸟向下方水面看去，看到水面中部有一个圆形区域是暗的，周围是亮的 B.小鱼向上方水面看去，看到水面中部有一个圆形区域是亮的，周围是暗的 C.小鱼向上方水面看去，可以看到灯的像，像的位置与鱼的位置无关 D.小鸟向下方水面看去，可以看到灯的像，像的位置与鸟的位置无关 解析：小鸟、小鱼看到的都是灯的像，而不是圆形区域；小鱼看到的是反射成像，像与物以反射面为对称面，像的位置与小鱼的位置无关；小鸟看到的是折射成像，像的位置与小鸟的位置有关 答案：C 3.一人从街上路灯的正下方经过，看到自己头部的影子刚好在自己脚下.如果此人以不变的速度朝前走，则他头部的影子相对于地的运动情况是( ) A.匀速直线运动 B.匀加速直线运动 C.变加速直线运动 D.无法确定 解析： 设灯高为H ，人高为h ，如图所示.人以速度v 从O 点经任意时 间t 到达位置A 处，即OA ＝vt .由光的直线传播知头影在图示B 处， 由几何知识得： h H ＝AB OB ＝OB －OA OB OB ＝H H －h ·OA ＝H H －h vt 故头影的速度为：v ′＝OB t ＝H H －h v 因为H 、h 、v 都是确定的，故v ′亦是确定的.即头影的运动就是匀速直线运动. 答案：A 4.一光线以30°的入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为90°，则这块玻璃的折射率为( ) A.0.866 B.1.732 C.1.414 D.1.500 解析：作出反射和折射的光路图如图所示.θ1为玻璃中的入射角，θ1′为反射角，θ2为空气中的折射角.根据折射率的定义和光路可逆原理可求解. 由光的反射定律可得： θ1′＝θ1＝30° 由几何知识得： θ2＋θ1′＝180°－90°＝90° 则θ2＝90°－θ1′＝60° 光从AO 入射后从OC 折射出，根据光路可逆原理，如果光从CO 入 射一定从OA 折射，这时空气中的入射角θ2，玻璃中的折射角为θ1，所以 有： 认识光的全反射现象教案 一、教学目标 1．知识与技能： （1）理解光的全反射现象； （2）掌握临界角的概念和发生全反射的条件； （3）了解全反射现象的应用． 2．过程与方法： 通过观察演示实验，理解光的全反射现象，概括出发生全反射的条件，培养学生的观察、概括能力；通过观察演示实验引起学生思维海洋中的波澜，培养学生透过现象分析本质的方法、能力． 3．情感态度与价值观 （1）渗透学生爱科学的教育，培养学生学科学、爱科学、用科学的习惯。 （2）生活中的物理现象很多，能否用科学的理论来解释它。 （3）更科学的应用生活中常见的仪器、物品． 二、重点、难点分析 1．重点是掌握临界角的概念和发生全反射的条件，折射角等于90°时的入射角叫做临界角，当光线从光密介质射到它与光疏介质的界面上时，如果入射角等于或大于临界角就发生全反射现象． 2．全反射的应用，对全反射现象的解释．光导纤维、自行车的尾灯是利用了全反射现象制成的；海市蜃楼、沙漠里的蜃景也是由于全反射的原因而呈现的自然现象． 三、教具 1．全反射现象演示仪，接线板，烟雾发生器，火柴，产生烟雾的烟雾源，半圆柱透明玻璃砖(半圆柱透镜)，弯曲的细玻璃棒(或光导纤维)． 2．烧杯，水，蜡烛，火柴，试管夹、镀铬的光亮铁球(可夹在试管夹上)． 3．自行车尾灯(破碎且内部较完整)． 4．直尺 四、主要教学过程 (一)引入新课 演示Ⅰ将光亮铁球出示给学生看，在阳光下很刺眼，将光亮铁球夹在试管夹上，放在点燃蜡烛上熏黑，（将试管夹和铁球置于烛焰的内焰进行熏制，一定要全部熏黑，再让学生观察．）然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，放在水中的铁球变得比在阳光下更亮．好奇的学生误认为是水泡掉了铁球上黑色物质，当老师把试管夹从水中取出时，发现熏黑的铁球依然如故，再将其再放入水中时，出现的现象和前述一样，学生大惑不解，让学生带着这个疑问开始学习新的知识——全反射现象． (二)新课教学 1．全反射现象． （1）光密介质和光疏介质． 光密介质：对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，即绝对折射率较大的介质； 光疏介质：对于两种介质来说，光在其中传播速度较大的介质，即绝对折射率较小的介质。 光疏介质和光密介质是相对的．例如：水、空气和玻璃三种物质相比较，水对空气来说是光密介质，而水对玻璃来说是光疏介质。 思考：光线由光疏介质射入光密介质时(例如由空气射入水)，折射角-----于入射角； 光线由光密介质射入光疏介质时(例如由水射入空气)，折射角-----于入射角。 （2）全反射现象 既然光线由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，由此可以预料，当入射角增大到一定程度时，折射角就会增大到90°，如果入射角再增大，会出现什么情况呢？ 观察实验： 案例：全反射 该案例是人教版教材选修3-4中第十三章《光》的第七节课，从整个章节的知识安排来看，本节是此章的重点，具有承上启下的作用。承上——通过本节内容总结性地应用直线传播、反射、折射知识，进一步从本质上理解和应用折射定律和折射率，有效体会和熟练应用光路可逆解决光的传播问题；启下——可指导性地研究和学习“棱镜”。同时，本节内容与生产和科技应用联系紧密，是实现课堂知识学习走向课外、走向生产、走向科技的重要教学内容。整节课主要侧重使学生通过合作探究理解全反射现象、发生全反射现象的条件，以及生活中的一些全反射现象，如海市蜃楼现象、生活中熟悉的应用，例如望远镜和光导纤维等，故本节课采用多媒体环境下开展教学是非常适合的，充分地利用多媒体课件的优势让学生自己总结生活中与全反射现象有关的内容。通过不同介质中折射现象的分析和全反射现象视频的观看使学生提高了分析问题、归纳问题的能力。 一、案例背景（基本信息） 设计者：郭勇，清原满族自治县高级中学，中学二级 学生：清原满族自治县高级中学高二（10）班，58人 教材：高中物理（人教版）选修3-4 教学设计指导者：李东风抚顺市教师进修学院中学高级教师 杨薇沈阳师范大学副教授 二、教学内容分析 1．教材的地位与作用 本节内容是学生在初中内容基础上的进一步提高，让学生从定性认识提高到定量研究，是高中物理光现象教学中的重点内容之一，主要介绍了全反射现象、发生全反射现象的条件及全反射现象的应用，是反射和折射的交汇点。全反射现象的研究，既是对反射和折射知识的巩固与深化，又为“棱镜”的学习作了铺垫，同时全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关，所以学习这部分知识有着重要的现实意义。 2．知识的特点 本节讲述几何光学的基础知识，主要讲述光的反射、光的折射、全反射和光 13.2 全反射 【教学过程】 （一）引入新课 让学生甲到黑板前完成图1及图2两幅光路图（完整光路图） 图1 图2 （估计学生甲画图时会遗漏反射光线） 师：光在入射到空气和水的交界面处时，有没有全部进入水中继续传播呢？ 生：有一部分被反射回去。 （学生甲补画上反射光线） 师：很好。甲同学正确地画出了光从空气进入水中时的折射角… 生：小于入射角。 师：光从水中进入空气时，折射角… 生：大于入射角。 师：对。那么如果两种介质是酒精和水呢？请乙同学到前面来完成光路图。 图3 图4 学生乙顺利完成两图。 （二）进行新课 1．光密介质和光疏介质 （1）给出光密介质和光疏介质概念。 （2）让学生指出图1中的光密介质和光疏介质，再指出图2中的光密介质和光疏介质。让学生自己体会出一种介质是光密介质还是光疏介质其实是相对的。 （3）（投影片出示填空题） 光从光疏介质进入光密介质，折射角________入射角；光从光密介质进入光疏介质，折射角________入射角。 （本题让学生共同回答） 2．全反射 （设置悬念，诱发疑问） 师：在图2和图3中，折射角都是大于入射角的。设想，当入射角慢慢增大时，折射角会先增大到90°，如果此时我们再增大入射角，会怎么样呢？ （这时可以让学生自发议论几分钟） 生甲：对着图2说，可能折射到水中吧？。 师：可能会出现图5这种情况吗？ （其余学生有的点头，有的犹疑） 生乙：应该没有了吧？ 生丙：最好做实验看看。 师：好，那就让我们来做实验看看。 （1）出示实验器材，介绍实验。 师：半圆形玻璃砖可以绕其中心O 在竖直面内转动如图6所示，入射光方向不变始终正对O 点入射。 图 7 图8 高二【光的折射全反射】练习题 一、选择题(以下每小题均为多项选择题) 1．如图1所示，MN是介质1和介质2的分界面，介质1、2的绝对折射率分别为n1、n2，一束细光束从介质1射向介质2中，测得θ1＝60°，θ2＝30°，根据你所学的光学知识判断下列说法正确的是( ) 图1 A．介质2相对介质1的相对折射率为 3 B．光在介质2中传播的速度小于光在介质1中传播的速度 C．介质1相对介质2来说是光密介质 D．光从介质1进入介质2可能发生全反射现象 E．光从介质1进入介质2，光的波长变短 解析光从介质1射入介质2时，入射角与折射角的正弦之比叫做介质2相 对介质1的相对折射率，所以有n21＝sin 60° sin 30° ＝3，选项A正确；因介质2 相对介质1的相对折射率为3，可以得出介质2的绝对折射率大，因n＝c v ， 所以光在介质2中传播的速度小于光在介质1中传播的速度，选项B正确； 介质2相对介质1来说是光密介质，选项C错误；先从光密介质射入光疏介质时，有可能发生全反射现象，选项D错误；光从介质1进入介质2，光的频率不变，速度变小，由v＝λf可知，光的波长变短，选项E正确。 答案ABE 2．频率不同的的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图2所示，下列说法正确的是( ) 图2 A．单色光1的频率大于单色光2的频率 B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度 C．可能单色光1是红光，单色光2是蓝光 D．无论怎样增大入射角，单色光1和2都不可能在此玻璃板下表面发生全反射 E．若让两束光从同种玻璃射向空气，单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 解析由n＝sin θ sin r 可知，单色光1的折射率大一些，单色光1的频率大于 单色光2的频率，A正确；由v＝c n 知，在玻璃中单色光1的传播速度小于单 色光2的传播速度，B错误；因为红光的折射率小于蓝光，所以C错误；从 空气射向玻璃板的单色光一定能从玻璃中射出，D正确；临界角sin C＝1 n ， 所以让两束光从同种玻璃射向空气，单色光1的临界角小，E正确。 答案ADE 3．如图3所示为一正三角形玻璃砖，边长为l，AO为三角形的中线。现有a、b 两束不同频率的可见细光束垂直于BC边从真空射入该三角形玻璃砖，入射时两束光到O点的距离相等，两束光经玻璃砖折射后相交于中线AO的右侧P 处，则以下判断正确的是( ) 从空气中互相平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面， b 的折射率，当它们从玻璃砖的下表面射出后，有 B. 两束光仍平行，间距大于 d D .两束光不再平行 3. 一条光线以40°的入射角从真空中射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部 分被折 射，折射光线与反射光线的夹角可能是（ ）. A .小于40° B .在50°?100°之间 C .在100 °?140 °之间 D .大于140 ° 4. A OMN 为玻璃等腰三棱镜的横截面. a 、b 两束可 见单色光从空气垂直射入棱镜底 面MN ，在棱镜侧面 OM 、ON 上反射和折射的情况如图所示.由此可知（ ）. A .棱镜内a 光的传播速度比b 光的小 B. 棱镜内a 光的传播速度比b 光的大 C. a 光的频率比b 光的小 D. a 光的波长比b 光的长 5. 一玻璃柱体的横截面为半圆形. 细的单色光束从空气射向柱体的 D 点（半圆的圆心）， 产生反射光束1和折射光束2 .已知玻璃折射率为 J 3，入射角为45° （相应的折射角为 24°）.现保持入射光不变， 将半圆柱绕通过 D 点垂直于纸面的轴线顺时针转过 15°,如图 中虚线所示，则（ ）. 【巩固练习】 一、选择题 1 . 一条光线从空气射入折射率为在的介质中，入射角为 分被反射，另一部分被折射，则反射光线和折射光线的夹角是（ A . 75° B . 45°,在界面上入射光的一部 ）. 90 C . 105 D . 120° b 2.两束细平行光 如图所示，若玻璃对 （ ）. a 和 b 相距为d , a 的折射率大于对 A .两束光仍平行，间距等于 C .两束光仍平行，间距小于 第I 卷（选择题） 请点击修改第I 卷的文字说明 评卷人 得分 一、选择题（题型注释） 1.（单选）如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为（ ） A. 2 B. 1.5 C. 3 D. 2 2. 如图所示是一种折射率3 n 的棱镜。现有一束光线沿MN 方向射到棱镜的AB 面上，入射 角的大小i ＝60°，求： （1）光在棱镜中传播的速率； （2）画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路图，要求写出简要的分析过程。 3.（多选）一束光从空气射向折射率n=2的某种玻璃的表面，则下列说法正确的是:（ ） A ．当入射角大于450时会发生全反射 B ．无论入射角多大，折射角都不会超过450 C ．入射角为450时，折射角为300 D ．当入射角为arctan 2时，反射光线跟折射光线恰好垂直 第II卷（非选择题） 请点击修改第II卷的文字说明 评卷人得分 二、填空题（题型注释） 4.直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB面的夹角α= 60°．已知这种玻璃的折射率n =2，则： ①这条光线在AB面上的的入射角为； ②图中光线ab （填“能”或“不能”）从AC面折射出去． 5.如图所示，一个用透明材料制成的截面为直角三角形的三棱镜ABC．现在有一束单色光从空气中以θ=45°的入射角自直角边AB射入，折射时的偏转角为15°，然后光线射到AC 面而刚好发生了全反射，则这种透明材料的折射率为________，全反射的临界角为_________，角∠A=________. 6.如图所示，用某种透光物制成的直角三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像__________________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3________，P4________.记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°.则该透光物质的折射率n＝________，并在图中画出正确完整的光路图． 评卷人得分 三、实验题（题型注释）第二节光的折射全反射棱镜
光的折射全反射
高中物理人教版选修3-4《13.2全反射》教案
高考物理知识点总结：光的折射全反射
光的反射、折射、全反射
高中物理选修3-4光的折射和全反射
(整理)光的反射和折射
光的直线传播光的反射光的折射 全反射
高中物理 第四章4.3 认识光的全反射现象》教案 粤教版选修3-4
案例：全反射
高中物理选修34全反射教案
高二【光的折射 全反射】练习题(带解析)
巩固练习光的反射、折射、全反射
(推荐)高中物理选修3-4光的折射和全反射