7光的折射及全反射.棱镜及色散
第 2 讲
【光的折射及全反射】
光的折射及全反射、棱镜及色散
一、基本概念 1．折射定律：折射光线与入射光线分居法线两侧，且三线共面，入射角的正弦跟折 射角的正弦 成正比。
2．折射率：光由真空射入介质，如图 n = sin i / sin r = c / v 任何介质的折射率都大于 1。 3．临界角：如图 6 所示，光从水射入空气，折射角变成 90°时的入射角，叫做临界角 C。sin C = 1
n = v c 4．全反射：当光线从光密介质射到光疏介质的界面上时，如果入射角大于或等于临界角，就会 发生折射光完全消失，只产生反射的现象，这种现象叫做全反射。
5．产生全反射的条件：光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角
6．全发射的作用：①光导纤维；②解释现象：水中气泡看起来特别亮，海市蜃楼等。
例１．某水池实际深 h ，垂直水面往下看，其视深多少？（设水的折射率为 n ）
例 2．水、水晶、金刚石的折射率顺次是：n 1=1.33，n 2=1.55，n 3=2.42.那么, 这三种介质对真空的临界 角 C 1、C 2、C 3 的大小关系是（ ）
A ．C 1>C2>C3
C ．C 2>C3>C1 B ．C 3>C2>C1 D ．C 2>C1>C3
例３．如图１所示为一立方体玻璃砖，折射率为 2 ，放在空气中一束平行光从立方体的上表面斜射 进来，入射角 a
A ．无论 a 角多大，该光线都能从这个侧面射出
B ．无论 a 角多大，该光线都不能从这个侧面射出
C ．只有 a
D ．只有 a > 45 时，该光线才不能从这个侧面射出 D D
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二、针对训练 1．光纤通讯是一种现代化通讯手段，光导纤维传递光信号的物理原
理是（ ） A．光的折射； B．光的衍射 C．光的干涉 D．光的全反射
2．如图 1 所示，玻璃棱镜的截面为等腰三角形，顶角 a 为 30°，一束光线垂直于 ab 面射入棱镜，又 从 ac 面射出，出射光线与入射光线之间的夹角为 30°，则此棱镜材料的折射率是（ ）
A ．3 2 C ．3 2 C ． 3 D ． 3
3．一束光线从折射率为 1.5 的介质玻璃射向空气，在界面上的入射角为 45°则图 2 四个光路图中，正 确的是（ ）
4．对水下的潜水员，下列说法正确的是（ ）
A ．由于全反射，看不到水面上的全部景象；
B ．能看到水面的面积多大取决于人离水面的深度
C ．能看到水面上的全部景象 D．潜水员看到岸边
的树的位置比实际位置偏低
5．一束光从空气射向折射率为 n = 2 的某种玻璃的表面，如图所示，i 代表入射角，则（ ）
A ．当 i > 45D 时会发生全反射现象
B ．无论入射角 i 是多大，折射角 r 都不会超过 45° C ．欲使折射角 r=30°，应以 i = 45D 的角度入射 D ．当入射角 i = arctan 2 时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直
6．把用相同玻璃制成的厚度为 d 的正方体 a 和半径为 d 的半球体 b 放在报纸上，且让半球体的凸面 向上，从正上方分别观察 a 、b 中心处报纸上的字，下面的观察记录中正确的是（ ）
A ．a 中的字比 b 中的字高
B ．b 中的字比 a 中的字高
C ．一样高
D ．a 中的字较没有玻璃时的高，b 中的字和没有玻璃时的一样高
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三、高考真题 1．（2004 年全国理综，21）发出白光的细线光源 ab 长度为 l o ，竖直放置，上端 a 恰好在水面以下， 如下图。现考虑线光源 ab 发出的靠近水面法线（图中的虚线）的细光束经水面折射后所成的像，由 于水对光有色散作用，若以 l 1 表示红光成的像的长度， l 2 表示紫光成的像的长度，则（ ）
A ． l 1 l 2 > l 0
C ． l 2 > l 1 > l0
2．（2004 年全国新课程，20）如图所示，S 为一在 xy 平面内的点光源。一平面镜垂直于 xy 平面放置， 它与
xy 平面的交线为 MN ，MN 与 x 轴的夹角θ = 30D 。现保持 S 不
动，令平面镜以速度 v 沿 x 轴正方 D ． l 2
）
C ．以速度 v 沿像与 S 连线方向向 S 运动 D ．以速度 v 沿像与 S 连线方向向 S 运动 1
3．（2002 年新课程，17）如下图所示，一束光线从折射率为 1.5 的玻璃内射向空气，在界面上的放射 角为 45°，下面四个光路图中，正确的是（ ）
4．（06 北京卷·16）水的折射率为 n ，距水面深 h 处有一个点光源，岸上的人看到水面被该光源照亮 的圆形区域的直径为（ ）
A ． 2 h 1 )
n B ． 2 h tan(arcsin n )
D ． 2 h cot(arccos n ) C ． 2 h tan(arccos 1 )
n