专题31 光的折射、全反射——【人教】备战2023年高考物理一轮重难点复习（解析版）.docx

专题31 光的折射、全反射
1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.
2.掌握发生全反射的条件并会用全反射的条件进行相关计算．
考点一　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．
(2)表达式：＝n12(n12为比例常数)．
2．折射率
(1)定义式：n＝.
(2)计算公式：n＝.因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1.
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v＝.
(2)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．光路的可逆性
在光的折射现象中，光路是可逆的．如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射．
3．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点
平行玻璃砖
三棱镜
圆柱体(球)
对光线的作用
通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移
通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折
圆界面的法线是过圆心的直线，光线经过两次折射后向圆心偏折
【典例1】（2022·山东·高三学业考试）如图所示是一束复色光进入水珠后的传播示意图，最终出射时分为两束光a、b，则a光与b光相比（　　）
A．b光在水珠中的传播速度较大
B．a光的光子动量比b光的小
C．通过同一双缝干涉装置，a光的干涉条纹间距比b光的小
D．若b光照射某金属表面恰好有光电子逸出，则用a光照射该金属表面一定有光电子逸出
【答案】B
【解析】A．由光路可知，b光在水珠中的偏折程度较大，则b光的折射率较大，根据
可知，b光在水珠中的传播速度较小，选项A错误；
B．因b光的频率较大，波长较短，根据
可知，a光的光子动量比b光的小，选项B正确；
C．通过同一双缝干涉装置，根据条纹间距表达式
可得，a光波长较长，则 a光的干涉条纹间距比b光的大，选项C错误；
D．因b光的频率较大，若b光照射某金属表面恰好有光电子逸出，则用a光照射该金属表面不会有光电子逸出，选项D错误。
故选B。
【典例2】（2022·辽宁·大连二十四中模拟预测）如图所示，甲、乙两块透明介质，折射率不同（均大于1），截面为圆周，半径均为R，对接成半圆。一细光束从a点垂直射入甲中，在甲的边界b点发生全反射，在乙的边界d点同时发生反射和折射。不考虑光线在界面上的反射，，则（　　）
A．介质甲的折射率小于乙的 B．光在甲中的频率大于在乙中的
C．光在甲中的速度小于在乙中的 D．光在甲中的波长大于在乙中的
【答案】C
【解析】A．在甲的边界b点发生全反射，在乙的边界d点同时发生反射和折射。光路图如图所示。
由题意可知，
光在介质乙中的临界角大于光在介质甲中的临界角，又
得
A错误；
B．同一种光在不同介质中频率不变，B错误；
C．光在介质中的速度
得
C 正确；
D．光的在介质中传播速度和波长的关系
得
D错误。
故选C。
考点二　全反射
1．光密介质与光疏介质
介质
光密介质
光疏介质
折射率
大
小
光速
小
大
相对性
若n甲＞n乙，则甲相对乙是光密介质
若n甲＜n丙，则甲相对丙是光疏介质
2.全反射
(1)定义：光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，折射光线消失，只剩下反射光线的现象．
(2)条件：①光从光密介质射向光疏介质．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．若光从介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，由n＝，得sin C＝.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．
3．光导纤维
光导纤维的原理是利用光的全反射(如图)．
分析综合问题的基本思路
(1)判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质．
(2)判断入射角是否大于或等于临界角，明确是否会发生全反射现象．
(3)画出反射、折射或全反射的光路图，必要时还可应用光路的可逆原理画出光路图，然后结合几何知识推断和求解相关问题．
【典例3】（2022·全国·高三课时练****如图所示，a、b和c是三块平行玻璃砖，它们相互之间也平行，折射率大小为，厚度之比ha:hb:hc=3:2:1。一束单色光从空气以入射角i