教案-全国-2019_（江苏专用）2020版高考物理总复习 第十三章 机械振动 机械波 光 电磁波 第3讲 光的折射 全反射 测定玻璃的折射率教案（选修3-4）.doc

-17-第3讲光的折射全反射测定玻璃的折射率知识排查光的折射定律折射率1.折射现象图1光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向发生改变的现象，如图1所示。2.折射定律(1)内容：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；入射角的正弦值与折射角的正弦值成正比。(2)表达式：eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12，式中n12是比例常数。3.折射率(1)物理意义：折射率反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折角大，反之偏折角小。(2)定义式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，不能说n与sinθ1成正比，与sinθ2成反比。折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定。(3)计算公式：n＝eq\f(c,v)，因v<c，故任何介质的折射率总大于1。全反射光导纤维1.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，折射光线消失，只剩下反射光线的现象。(2)条件：①光从光密介质射向光疏介质。②入射角大于或等于临界角。(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sinC＝eq\f(1,n)。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。2.光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射(如图2)。图2小题速练思考判断(1)折射率跟折射角的正弦成正比。()(2)只要入射角足够大，就能发生全反射。()(3)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小。()(4)已知介质对某单色光的临界角为C，则该介质的折射率等于eq\f(1,sinC)。()(5)密度大的介质一定是光密介质。()答案(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×折射定律的理解与应用对折射率的理解(1)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小v＝eq\f(c,n)。(2)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。(3)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。【例1】(2019·扬州第一学期期末)如图3所示，一束单色光照射到平行玻璃砖上表面，入射方向与界面的夹角θ＝30°，测得入射点A到光屏的距离为6eq\r(3)cm，玻璃砖的厚度为6cm，在玻璃砖下方光屏上出现的光点C到玻璃砖下表面的距离为4cm，求该玻璃砖的折射率n。图3解析玻璃砖上表面入射角为60°由几何知识得，B到光屏的距离为4eq\r(3)cm，折射角tanr＝eq\f(2\r(3),6)＝eq\f(\r(3),3)解得折射角为30°由n＝eq\f(sini,sinr)解得n＝eq\r(3)。答案eq\r(3)【例2】(2018·江苏南京、淮安高三第三次模拟)如图4所示，半径为R的扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB＝60°。一束平行于角平分线OM的单色光由OA边射入介质，折射光线平行于OB且恰好射向M(不考虑反射光线，已知光在真空中的传播速度为c)。求：图4(1)从M处射出的光线与OM的夹角；(2)光在介质中的传播时间。解析(1)如图所示。由题意和几何关系知i＝60°，θ＝30°，由折射率公式得n＝eq\f(sini,sinθ)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)，从M点射出时，设出射角为α，则eq\f(sinα,sin30°)＝eq\r(3)，α＝60°。(2)设eq\o(PM,\s\up6(——))＝x，则2xcos30°＝R，得x＝eq\f(\r(3),3)R，v＝eq\f(c,n)t＝eq\f(x,v)＝eq\f(R,c)。答案(1)60°(2)eq\f(R,c)光的折射、全反射的综合应用求解光的折射、全反射问题的四点提醒(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。【例3】(2019·淮安模拟)如图5所示，一截面为梯形的鱼塘贮满水，鱼塘右侧坡面的倾角为α，水的折射率为n。不同时刻太阳光线与水平面的夹角θ在变化，求当θ满足什么条件时，阳光能够照射到整个鱼塘的底部。图5解析当右侧光线经水折射后，刚好沿鱼塘右侧坡面传播时，阳光刚好能够照射到整个鱼塘的底部。设此时太阳光线与水平面的夹角为θ0，根据折