高考物理系统性复习 (要点归纳+夯实基础练) 第一节 光的折射与全反射（附解析）.docxVIP

第一节光的折射与全反射

【要点归纳】

一、反射定律和折射定律

1．光的反射

(1)反射现象：光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质的现象。

(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。

2．光的折射

(1)折射现象：如图所示，当光线入射到两种介质的分界面上时，一部分光被反射回原来介质，即反射光线OB。另一部分光进入第2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。

(2)折射定律：折射光线跟入射光线与法线在同一平面内，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。即eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12，式中n12是比例常数。

3．光路可逆性

在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。如果让光线逆着出射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线出射。

二、折射率

1．定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫这种介质的折射率．定义式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).

2．意义：反映介质的光学性质的物理量．折射率越大，光从真空射入到该介质时偏折越大．

3．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与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝eq\f(c,v)，任何介质的折射率都大于1.

三、全反射

1．光密介质和光疏介质

光疏介质

光密介质

定义

折射率较小的介质

折射率较大的介质

传播速度

光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小

折射特点

光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角光从光密

介质射入光疏介质时，折射角大于入射角

2．全反射及发生条件

(1)全反射及临界角的概念

①全反射：光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增大到某一角度，折射光线就会消失，只剩下反射光线的现象．

②临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角．用字母C表示．

(2)全反射的条件：要发生全反射，必须同时具备两个条件：

①光从光密介质射入光疏介质．

②入射角等于或大于临界角．

(3)临界角与折射率的关系：光由介质射入空气(或真空)时，sinC＝eq\f(1,n)(公式)．

四、全反射的应用

1．全反射棱镜

(1)形状：截面为等腰直角三角形的棱镜．

(2)光学特性：①当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生全反射，光射出棱镜时，传播方向改变了90°．②当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生一次全反射，使光的传播方向改变了180°．

2．全反射棱镜的作用及应用

(1)作用：横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜，全反射棱镜是一种特殊的棱镜，在光学仪器中用来改变光的方向．

(2)应用：对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜等，就需要用全反射棱镜代替平面镜，以消除多余的像．

3．光通过全反射棱镜时的几种方式：

入射方式

项目

方式一

方式二

方式三

光路图

入射面

AB

AC

AB

全反射面

AC

AB、BC

AC

光线方向改变角度

90°

180°

0°(发生侧移)

五、光导纤维

(1)光导纤维的传播原理：光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出．光导纤维可以远距离传播光，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像．如果把许多(上万根)光导纤维合成一束，并使两端的纤维按严格相同的次序排列．就可以传播图像．

(2)光导纤维的折射率

设光导纤维的折射率为n，当入射角为θ1时，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射，如图所示，则有sinC＝eq\f(1,n)，n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，C＋θ2＝90°，由以上各式可得sinθ1＝eq\r(n2－1).

由图可知：当θ1增大时，θ2增大，而从纤维射向真空中光线的入射角θ减小，当θ1＝90°时，若θ＝C，则所有进入纤维中的光线都能发生全反射，即解得n＝eq\r(2)，以上是光从纤维射向真空时得到的折射率，由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此光导纤维折射率要比eq\r(2)大些．

六、日常生活中的全反射

1．海市蜃楼

(1)气候条件：当大气比较平静且海面与上层空气温差较大时，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小．因海面上的空气温度比空中低，空气的下层比上层折射率大．我们可以粗略地把空中的大气分成许多水平的空气层，如图所示．

(2)光路分析：远处的景物反射的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较小的上一层的入射角越来越大，当光线的入射角增大到临界角时，就会发生全反射现象，光线就会从高空的空气层中通过空气的折射逐渐返回折射率