高中物理光的折射和反射题型（高考物理一轮复习之选修3-4之光的折射反射知识点梳理）

【基本概念、规律】

一、光的折射与折射率

(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．

(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特性的物理量．

(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．

二、全反射

1．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质．

(2)入射角≥临界角．

三、光的色散、棱镜

1．光的色散

(1)色散现象

白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱，如图．

(2)成因

由于n_红＜n_紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同，就是说紫光偏折得更明显些，当它们射到另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光偏折角最小．

2．棱镜

三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散．

【重要考点归纳】

考点一　折射定律的理解与应用

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无关，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．

不论光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ₁总是真空中的光线与法线间的夹角，θ₂总是介质中的光线与法线间的夹角．

5.光的折射问题的一般解题步骤

(1)根据题意准确作出光路图，注意作准法线．

(2)利用数学知识找到入射角和折射角．

(3)利用折射定律列方程．

考点二　全反射现象

1．在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的．

2．当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射．当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了．

3．全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射．

4.分析全反射问题的基本思路

(1)画出恰好发生全反射的临界光线，作好光路图．

(2)应用几何知识分析边、角关系，找出临界角．

(3)判断发生全反射的范围．

考点三　光路的计算与判断

1．光线射到介质的界面上时，要注意对产生的现象进行分析：

(1)若光线从光疏介质射入光密介质，不会发生全反射，而同时发生反射和折射现象，不同色光偏折不同．

(2)若光线从光密介质射向光疏介质，是否发生全反射，要根据计算判断，要注意不同色光临界角不同．

2．作图时要找出具有代表性的光线，如符合边界条件或全反射临界条件的光线．

3．解答时注意利用光路可逆性、对称性和几何知识．

4．各种色光的比较

考点四　实验：测定玻璃的折射率

1．实验原理

用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O′B，确定出O′点，画出折射光线OO′，然后测量出角θ₁和θ₂，

2．实验过程

(1)铺白纸、画线．

①如图所示，将白纸用图钉按在平木板上，先在白纸上画出一条直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线MN，并画一条线段AO作为入射光线．

②把玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb′.

(2)插针与测量．

①在线段AO上竖直地插上两枚大头针P₁、P₂，透过玻璃砖观察大头针P₁、P₂的像，调整视线的方向，直到P₁的像被P₂挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P₃、P₄，使P₃挡住P₁、P₂的像，P₄挡住P₁、P₂的像及P₃，记下P₃、P₄的位置．

②移去玻璃砖，连接P₃、P₄并延长交bb′于O′，连接OO′即为折射光线，入射角θ₁＝∠AOM，折射角θ₂＝∠O′ON.

③用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中．

④改变入射角θ₁，重复实验步骤，列表记录相关测量数据．

3．数据处理

(1)计算法：用量角器测量入射角θ₁和折射角θ₂，并查出其正弦值sin θ₁和sin θ₂.算出不同入

(2)作sin θ₁－sin θ₂图象：改变不同的入射角θ₁，测出不同的折射角θ₂，作sin θ₁－sin θ₂图象，

(3)“单位圆”法确定sin θ₁、sin θ₂，计算折射率n：

以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′.如图所示，

4．注意事项

(1)玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．

(2)大头针要插得竖直，且间隔要大些．

(3)入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间．

(4)玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线．

(5)实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变.

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