人教高中物理专题33 光的折射与全反射（解析版）.docx

专题33 光的折射与全反射
[题型导航]
题型一 折射定律和折射率的理解及应用 1
题型二 全反射现象的理解和综合分析 7
题型三 光路控制问题分析 12
[考点分析]
题型一 折射定律和折射率的理解及应用
1．折射定律
图1
(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．
(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<c，所以任何介质的折射率都大于1.
(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)时，入射角小于折射角．
3．折射率的理解
(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．
如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边AB以角度θ入射，依次经AC和BC两次反射，从直角边AC出射。出射光线相对于入射光线偏转了α角，则α（　　）
A．等于90° B．大于90°
C．小于90° D．与棱镜的折射率有关
【解答】解：题图已经画出此过程中光的传播路径，通过BC作出△ABC的对称图形，如图所示：
根据对称性可知，从CD边射出的光线与法线的夹角也为θ，所以光线从AC射出时与法线的夹角也为θ；
由于垂直于AB的法线与垂直于AC的法线相互垂直，根据数学知识（一个角的两边与另一个角的两边相互垂直，这两个角相等或互补）可知，从AC边射出的光线与入射光线相互垂直，故出射光线相对于入射光线偏转角为α＝90°，故A正确、BCD错误。
故选：A。
（多选）直角三角形ABC为固定玻璃三棱镜的截面，a、b两种单色光组成的一束光由直角边AC上O点射入，两种光折射后在玻璃砖内的光线关于OO'对称，OO'垂直于AB，光路如图所示。关于a、b两种单色光下列说法正确的是（　　）
A．棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a、b两种光在棱镜内的传播时间相等
C．a、b两种光从AB边折射出的光线与AB边的夹角相等
D．逐渐增大光线在O点入射角度，a光在AB边上不会发生全反射
E．用同一双缝干涉仪产生干涉条纹，相邻亮条纹间距a光大于b光
【解答】解：AE.由图可知相同的入射角，介质中b光的折射角小，说明棱镜对a光的折射率小于b光的折射率；可知a光在真空中的波长大于b光，双缝干涉的条纹间距大于b光，故AE正确；
B.由于两条折射光线关于OO′对称，所以两种光在棱镜中的路程相同，但是速度不同，所以传播时间不等，故B错误；
C.由于棱镜对两种色光的折射率不同，在棱镜中的入射角相同，则从AB边射出的光线与AB边的夹角不等，故C错误；
D.如图所示，若a光能在AB面E处刚好发生全反射，则∠1为临界角，而∠1和∠2是内错角相等，故∠2也是临界角，但是∠2加∠O′OD是AC边入射的折射角，大于临界角违背光的折射定律，故D正确。
故选：ADE。
（多选）在生产玻璃的过程中，有时会有空气进入玻璃，形成空气泡。如图，一边长为4R的方形玻璃元件的中心处有一个半径为R的圆形空气泡。用一束与AB边夹角为45°光从E点射入玻璃。AE＝d，玻璃折射率
n=2，光在空气中传播速率为c，下列说法正确的是（　　）
A．若0＜d＜2R，光都能经过内圆
B．若d＝2R，光从BC边射出
C．若d=(2−33)R，射入光线与射出光线平行
D．若d=(2−33)R，光通过内圆时间为2Rc
【解答】解：
A．如图1，当d＝2R时，光线与内圆相切，如图2，当d＝（2−33）R时，光线射进内圆的入射角为30°，则若(2−33)R＜d＜2R，存在光线与内圆的入射角大与等于45°，而根据全发射条件sinC=1n=22
解得全发射临界角C＝45°
若光线与内圆的入射角大于等于45°，发生全反射，光线不经过内圆，故A错误；
B．如图1，当d＝2R时，光线在BC边发生全反射，光线从CD边射出，故B错误；
C．如图2，当d＝（2−33）R时，射入光线与射出光线平行，故C正确；
D．当d＝（2−33）R时，通过内