2020年高考物理备考微专题精准突破
专题7.5 光的折射与全反射
【专题诠释】
一、光的折射定律 折射率 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．
sin θ1
(2)表达式：＝n.
sin θ2
(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． sin θ1
(2)定义式：n＝.
sin θ2
c
(3)计算公式：n＝，因为v v (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． 二、全反射 光导纤维 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，折射光线将全部消失，只剩下反射光线的现象． 2．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质．(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1 界角为C，则sin C＝.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小． n4．光导纤维 光导纤维的原理是利用光的全反射．(如图所示) 【高考领航】 【2019·新课标全国Ⅰ卷】如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°（取sin53°=0.8）。已知水的折射率为。 43 （1）求桅杆到P点的水平距离； （2）船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。 【答案】（1）7 m （2）5.5m 【解析】（1）设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2；桅杆高度为h1，P点处水深为h2：激光束在水中与竖直方向的夹角为θ。由几何关系有 x1?tan53?① h1x2?tan?h2② 由折射定律有 sin53°=nsinθ③ 设桅杆到P点的水平距离为x，则 x=x1+x2④ 联立①②③④式并代入题给数据得 x=7 m⑤ （2）设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为i?，由折射定律有 sini?=nsin45°⑥ 设船向左行驶的距离为x'，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x'1，到P点的水平距离为x'2，则 ??x2??x??x⑦ x1?x1?tani?⑧ h1?x2?tan45?⑨ h2联立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入题给数据得 （62?3）m=5.5m⑩ x'= 【2019·新课标全国Ⅲ卷】如图，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A=90°，∠B=30°。一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出。 （1）求棱镜的折射率； （2）保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正弦。 【答案】（1）3 （2）3?22 【解析】（1）光路图及相关量如图所示。光束在AB边上折射，由折射定律得 sini?n① sin?式中n是棱镜的折射率。由几何关系可知 α+β=60°② 由几何关系和反射定律得
2020年高考物理备考微专题精准突破专题7.5 光的折射与全反射(解析版)
