第1讲 光的折射 全反射 一束单色光从真空斜射向某种介质的表面,光路如图所示。 (1)求此介质的折射率; (2)分析该光路发生全反射现象的条件; (3)该光进入介质时,光的波长和频率怎么变化 [footnoteRef:1] [1: 1.(2024·江苏卷,6)现有一光线以相同的入射角θ,打在不同浓度NaCl的两杯溶液中,折射光线如图所示(β1<β2),已知折射率随浓度增大而变大,则( ) [A] 甲折射率大 [B] 甲浓度小 [C] 甲中光线的传播速度大 [D] 甲临界角大 【答案】 A 2.(2024·海南卷,4)一正三角形OPQ玻璃砖,某束光线垂直于OP射入,恰好在PQ界面发生全反射,则玻璃砖的折射率( ) [A] [B] [C] [D] 2 【答案】 C] 【答案】 同一平面 法线 正 可逆 光学性质 大于1 光密 光疏 大于 90° 小 全反射 考点一 折射定律 折射率 如图所示,水面上方一只小鸟正沿水平路线从左向右飞行,水中一定深度处有一条静止的鱼,O点是鱼正上方与小鸟飞行轨迹的交点。则小鸟飞向O点时小鸟看到鱼的位置比实际位置深了还是浅了 鱼看到小鸟的位置比实际位置高了还是低了 若水的折射率为n,鱼的实际深度为H,小鸟在O点时看到鱼的深度(视深)是多少 提示:小鸟在O点左侧时,光路图如图甲所示, 则小鸟看到鱼的虚像位置比鱼实际位置浅;同理,可知鱼看到的小鸟位置比实际位置高;小鸟靠近O点时,设光线的入射角为i,折射角为r,视深为h,法线与鱼的水平距离为d,由几何关系可得=tan r,当r→0时,tan r≈sin r,即≈sin r,同理有=tan i≈sin i,由折射率定义有n=,联立可得h=。 一般从折射率为n1的介质中去看在折射率为n2的介质内的离界面深h处的物体,其视深h′=,如图乙所示。 1.对折射率的理解 (1)折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领,也反映了光在该介质中传播速度的大小,即v=。 (2)折射率与入射角的大小无关,与介质的密度无关,光密介质不是指密度大的介质。 (3)折射率的大小不仅与介质本身有关,还与光的频率有关。 ①同一种介质中,频率越大的光折射率越大,传播速度越小。 ②同一种光,在不同介质中虽然波速、波长不同,但频率相同。 2.应用光的折射定律解题的一般思路 (1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系,作出比较完整的光路图。 (2)利用几何关系确定光路中的边、角关系,要注意入射角、折射角均以法线为标准。 (3)利用折射定律、折射率公式求解。 注意:在折射和反射现象中光路是可逆的。 [例1] 【折射定律的理解】 (2025·河南高考适应性考试)如图,一棱镜的横截面为等腰三角形△PMN,其中边长PM与PN相等。∠PMN=30°,PM边紧贴墙壁放置。现有一束单色光垂直于MN边入射,从PN边出射后恰好与墙面垂直(不考虑光线在棱镜内的多次反射),则该棱镜的折射率为( ) [A] [B] [C] [D] 【答案】 D 【解析】 根据题意作出光路图,如图所示,PM与PN相等,且∠PMN=30°,由几何关系知,光线在棱镜PN边的入射角θ1为30°,光线在PN边的折射角θ2为60°,则该棱镜的折射率n==,故D正确。 [例2] 【折射定律的应用】 (多选)如图所示,MN为竖直放置的光屏,光屏的左侧有半径为R的透明半圆柱体,PQ为其直径,O为圆心,轴线OA垂直于光屏,O至光屏的距离=R,位于轴线上O点左侧R处的点光源S发出一束与OA夹角θ=60°的光线沿纸面射向透明半圆柱体,经半圆柱体折射后从C点射出。已知∠QOC=30°,光在真空中传播的速度为c。则( ) [A] 该透明半圆柱体的折射率为 [B] 该透明半圆柱体的折射率为 [C] 该光线从S传播到光屏所用的时间为 [D] 该光线从S传播到光屏所用的时间为 【答案】 BC 【解析】 光从光源S射出经半圆柱体到达光屏的光路如图所示,光由空气射向半圆柱体,由折射定律有n=,在△OBC中,由正弦定理有=,而OB=tan θ,解得β=30°,由几何关系得α=30°,解得n=,故A错误,B正确;光由半圆柱 ... ...
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