高考物理一輪復(fù)習(xí)-第十四章-第3講-光的折射-全反射(實驗：測定玻璃的折射率)

第3講光的折射全反射(實驗：測定玻璃的折射率)一、光的折射定律折射率1．折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)斜射進入另一種介質(zhì)時傳播方向發(fā)生

的現(xiàn)象。如圖所示。改變2．折射定律(1)內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的

；入射角的正弦值與折射角的正弦值成

。兩側(cè)正比偏折角大

二、全反射光導(dǎo)纖維1．全反射(1)定義：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，當入射角增大到某一角度時，折射光線

，只剩下反射光線的現(xiàn)象。(2)條件：①光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；②入射角

臨界角。消失大于或等于光密介質(zhì)

2．光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維的原理是利用光的

(如圖所示)。全反射命題點一折射率及折射定律

自主探究2．平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制注：在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。如果讓光線逆著原來的折射光線射到界面上，光線就會逆著原來的入射光線發(fā)生折射。(1)透明半球體對該單色光的折射率n；(2)該光在半球體內(nèi)傳播的時間。規(guī)律總結(jié)解決光的折射問題的思路(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖。(2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角均以法線為標準。(3)利用折射定律、折射率公式求解。命題點二光的折射定律和全反射規(guī)律的綜合應(yīng)用

師生互動1．求解光的折射、全反射問題的四點提醒(1)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對而言的。同一種介質(zhì)，相對于其他不同的介質(zhì)，可能是光密介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì)。(2)如果光線從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)，則無論入射角多大，都不會發(fā)生全反射現(xiàn)象。(3)在光的反射和全反射現(xiàn)象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的。(4)當光射到兩種介質(zhì)的界面上時，往往同時發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射。

應(yīng)用全反射原理求折射率[典例1]

利用插針法可以測量水的折射率，其做法是，取一厚度可以忽略不計的圓形薄木片，在它的圓心處垂直插入一根較長的大頭針，讓圓形薄木片浮在水面上，調(diào)整大頭針插入薄木片的深度，直至從水面上方的各個方向向水中觀察，都恰好看不到水中的大頭針。(1)需要測量的物理量有哪些？寫出物理符號和相應(yīng)的物理意義。(2)根據(jù)(1)中所測量的物理量寫出水的折射率表達式。[答案]

2

3．一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是(

)ACE

解析：由折射定律可知，光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)，折射角大于入射角，可能發(fā)生全反射，由此判斷A、C正確；B、D、E圖中光從空氣射到玻璃磚表面，應(yīng)有折射光線，且折射角小于入射角，B、D錯誤，E正確。4．(2020·高考江蘇卷)我國的光纖通信技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。光纖內(nèi)芯(內(nèi)層玻璃)的折射率比外套(外層玻璃)的________(選填“大”或“小”)。某種光纖的內(nèi)芯在空氣中全反射的臨界角為43°，則該內(nèi)芯的折射率為________。(取sin43°＝0.68，cos43°＝0.73，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)大

1.5

命題點三實驗：測定玻璃的折射率

師生互動1．原理與操作

③單位圓法(如乙圖所示)(2)誤差分析①確定入射光線、出射光線時的誤差。入射光線一側(cè)、出射光線一側(cè)所插兩枚大頭針間的距離宜大點。②測量入射角與折射角時的誤差。入射角不宜過小，但也不宜過大，過大則反射光較強，出射光較弱。3．注意事項(1)玻璃磚要用厚度較大的。(2)入射角應(yīng)在30°到60°之間。(3)大頭針要豎直插在白紙上，且距離應(yīng)盡量大一些。(4)玻璃磚的折射面要畫準。不能用玻璃磚界面代替直尺畫界線。

教材原型實驗[典例3]

(2019·高考天津卷)某小組做測定玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規(guī)，筆，白紙。(1)下列哪些措施能夠提高實驗準確程度________。A．選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚B．選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚C．選用粗的大頭針完成實驗D．插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些(2)該小組用同一套器材完成了四次實驗，記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如下圖所示，其中實驗操作正確的是________。(3)該小組選取了操作正確的實驗記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點O為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于A、B點，再過A、B點作法線NN′的垂線，垂足分別為C、D點，如圖所示，則玻璃的折射率n＝______。(用圖中線段的字母表示)[解析]

(1)測定玻璃折射率的關(guān)鍵是根據(jù)入射光線和出射光線確定在玻璃中的傳播光線，因此選用光學(xué)表面間距大的玻璃磚以及使同側(cè)兩枚大頭針間的距離盡量大些都有利于提高實驗的準確程度，A、D正確；兩光學(xué)表面是否平行不影響折射率的測量，為減小誤差，應(yīng)選用細長的大頭針，B、C錯誤。(2)兩光學(xué)表面平行的玻璃磚的入射光線與出射光線平行，在空氣中的入射角大于玻璃中的折射角，在題圖中，根據(jù)玻璃磚界線及四個孔洞位置分別作出光路圖及法線，由圖1所示分析可知實驗操作正確的是D。

創(chuàng)新拓展實驗[典例4]

實驗可讓學(xué)生們提高對物理實驗的理解和應(yīng)用能力。如圖所示，一名學(xué)生用廣口瓶和刻度尺測定水的折射率，請?zhí)顚懴率鰧嶒灢襟E中的空白。(1)用刻度尺測出廣口瓶瓶口內(nèi)徑d。(2)在瓶內(nèi)裝滿水。(3)將刻度尺沿瓶口邊緣豎直插入水中。

6．“測定玻璃的折射率”的實驗中，在白紙上放好玻璃磚，aa′和bb′分別是玻璃磚與空氣的兩個界面，如圖所示。在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，用“·”表示大頭針的位置，然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察，并依次插上大頭針P3和P4。7．用圓弧狀玻璃磚做測定玻璃折射率的實驗時，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2

擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭