第1讲 光的折射和反射生Word格式文档下载.docx
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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，即
＝n12（式中n12是比例常数）．
（3）在光的折射现象中，光路是可逆的．
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，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率．即n＝
.
2．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＝
3．理解
由于c＞v，故任何介质的折射率n都大于（填“大于”“小于”或“等于”）1.
1．判断下列说法的正误．
（1）光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一定发生变化．（ ）
（2）入射角增大为原来的2倍，折射角和反射角也都增大为原来的2倍．（ ）
（3）介质的折射率越大，光在这种介质中传播速度越快．（ ）
（4）由折射率的定义式n＝
得出，介质的折射率与入射角θ1的正弦成正比，与折射角θ2的正弦成反比．（ ）
2.一束光从真空进入某介质，方向如图2所示，则该介质的折射率为________，若光在真空中的传播速度为c，则光在该介质中的传播速度为________．
图2
在岸上往平静的水面观察，我们既可以看见水中的鱼，又可以看见岸上树的倒影．
（1）这两种现象产生的原因相同吗？
（2）有经验的渔民叉鱼时，不是正对着看到的鱼去叉，而是对着所看到鱼的下方叉，这是为什么？
答案
（1）不相同．看见水中的鱼是光的折射现象，看见岸上树的倒影是光的反射现象．
（2）从鱼上反射的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得鱼变浅了，所以叉鱼时要对着所看到的鱼的下方叉．
1．光的传播方向：
当光从一种介质垂直进入另一种介质时，传播方向不变；
斜射时，传播方向改变．
2．光的传播速度：
光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定发生变化．
当光垂直界面入射时，光的传播方向虽然不变，但光传播的速度发生变化．
3．入射角与折射角的大小关系：
当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时，入射角大于折射角，当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，入射角小于折射角．
4．反射定律和折射定律应用的步骤
（1）根据题意画出光路图．
（2）利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、反射角、折射角均是光线与法线的夹角．
（3）利用反射定律、折射定律及几何规律列方程求解．
例1
光线以60°
的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直．（真空中的光速c＝3.0×
108m/s）
（1）画出折射光路图；
（2）求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度；
（3）当入射角变为45°
时，折射角的正弦值为多大？
（4）当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？
例2
如图3所示为某种透明介质的截面图，△AOC为等腰直角三角形，BC为半径R＝12cm的四分之一圆弧，AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点．一束红光射向圆心O，在AB分界面上的入射角i＝45°
，结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑．已知该介质对红光的折射率为n＝
，求两个亮斑与A点间的距离分别为多少．
图3
如表所示是在探究光由真空射入某种透明介质发生折射的规律时得到的实验数据．请在表格基础上思考以下问题：
入射角i（°
）
折射角r（°
10
6.7
1.49
20
13.3
1.50
30
19.6
1.53
40
25.2
1.59
1.51
50
30.7
1.63
60
35.1
1.71
70
38.6
1.81
80
40.6
1.97
（1）随着入射角的增大，折射角怎样变化？
（2）当入射角与折射角发生变化时，有没有保持不变的量（误差允许范围内）?
答案
（1）折射角增大．
（2）入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不变．
1．对折射率的理解
（1）折射率
n＝
，θ1为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；
而θ2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角．
（2）折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关，与介质的密度没有必然联系．
2．折射率与光速的关系：
（1）光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率n都大于1.
（2）某种介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越小．
例3
一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时（ ）
A．速度相同，波长相同B．速度不同，波长相同
C．速度相同，频率相同D．速度不同，频率相同
例4
如图4，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·
”（图中O点），然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上．D位于AB边上，过D点作AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；
过O点作AB边的垂线交直线DF于E；
DE＝2cm，EF＝1cm.求三棱镜的折射率．（不考虑光线在三棱镜中的反射）
图4
针对训练 两束平行的细激光束垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图5所示．已知其中一束光沿直线穿过玻璃，它的入射点是O，另一束光的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点．已知玻璃半圆截面的半径为R，OA＝
，OP＝
R.求玻璃材料的折射率．
图5
1．（光的折射现象）（多选）（2017·
苍南高二检测）根据图6中的漫画，判断下列说法中正确的是（ ）
图6
A．人看到的是鱼的实像，位置变浅了些
B．人看到的是鱼的虚像，位置变浅了些
C．鱼看到的是人的实像，位置偏低了些
D．鱼看到的是人的虚像，位置偏高了些
2．（折射率的理解）（多选）关于折射率，下列说法正确的是（ ）
A．根据
＝n12可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
B．根据
＝n12可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比
C．根据n＝
可知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比
D．同一频率的光由真空进入不同介质中时，折射率与光在介质中的波长成反比
3．（折射定律的应用）（多选）（2018·
台州上学期期末）如图7所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O点（半圆的圆心），产生反射光束1和透射光束2.已知玻璃折射率为
，入射角为45°
.现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于图面的轴线顺时针转过15°
，如图中虚线所示，则（ ）
图7
A．光束1转过15°
B．光束1转过30°
C．光束2转过的角度小于15°
D．光束2转过的角度大于15°
4．（折射率的计算）如图8所示为直角三棱镜的截面图，一条光线平行于BC边入射，经棱镜折射后从AC边射出．已知∠A＝θ＝60°
，光在真空中的传播速度为c.求：
图8
（1）该棱镜材料的折射率；
（2）光在棱镜中的传播速度．
一、选择题
考点一 光的反射现象和折射现象
1．（2018·
海宁检测）假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比（ ）
A．将提前
B．将延后
C．在某些地区将提前，在另一些地区将延后
D．不变
2.如图1所示是一束光从空气射向某介质在界面上发生反射和折射现象的光路图，下列判断中正确的是（ ）
A．AO是入射光线，OB为反射光线，OC为折射光线
B．BO是入射光线，OC为反射光线，OA为折射光线
C．CO是入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线
D．条件不足，无法确定
3．如图2所示，井口大小和深度均相同的两口井，一口是枯井（图甲），一口是水井（图乙，水面在井口之下），两井底部各有一只青蛙，则（ ）
A．水井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
B．枯井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
C．水井中的青蛙觉得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星
D．两只青蛙觉得井口一样大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
4．（多选）（2018·
桐庐高二检测）如图3所示，把由同种材料（玻璃）制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，从正上方（对B来说是最高点）竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的字，下列说法正确的是（ ）
A．看到A中的字比B中的字高
B．看到B中的字比A中的字高
C．看到A、B中的字一样高
D．A中的字比没有玻璃时的高，B中的字和没有玻璃时一样高
考点二 折射率及折射定律
5．（多选）光从空气斜射进入介质中，比值
＝常数，这个常数（ ）
A．与介质有关
B．与折射角的大小无关
C．与入射角的大小无关
D．与入射角的正弦成正比，与折射角的正弦成反比
6.（2018·
嘉兴一中高二期中）如图4所示，一束光线通过一水平界面从某介质射入真空，已知入射光线与界面的夹角为60°
，折射光线与界面的夹角为45°
，则该介质的折射率为（ ）
A.
B.
C.
D.
7.（2018·
嘉兴高级中学高二第二学期期中）如图5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（ ）
8.（多选）两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了如图6所示的折射现象（α>
β）．下列结论中正确的是（ ）
A．在水中的传播速度，光束a比光束b大
B．在水中的传播速度，光束a比光束b小
C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小
D．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大
9.如图7所示，直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上，∠BAC＝β.从点光源S发出的细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上，适当调整入射光SO的方向，当SO与AC成α角时，其折射光与镜面发生一次反射，从AC面射出后恰好与SO重合，则此棱镜的折射率为（ ）
10.现代高速公路上的标志牌都使用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向反射，使标志牌上的字特别醒目．这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的，如图8所示，反光膜内均匀分布着直径为10μm的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为
，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射的入射角应是（ ）
A．15°
B．30°
C．45°
D．60°
二、非选择题
11.如图9所示是一个透明圆柱体的横截面，其半径为R，折射率是
，AB是一条直径．今有一束光，平行AB方向射向圆柱体．若有一条入射光线经折射后恰好经过B点．
图9
（1）请用直尺画出该入射光线经折射后到B点的光路图；
（2）求这条入射光线到AB的距离．
12.如图10所示，△ABC为直角三角形棱镜的横截面，∠ABC＝30°
.有一细光束MN射到AC面上，且MN与AC面的夹角也为30°
，该光束从N点进入棱镜后再经BC面反射，最终从AB面上的O点射出，其出射光线OP与BC面平行．
图10
（1）作出棱镜内部的光路图（不必写出作图过程）；
（2）求出此棱镜的折射率．
13.如图11，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；
下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜．有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R.已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行（不考虑多次反射）．求该玻璃的折射率．
图11
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