高考物理一轮复习：光的折射、全反射课件.ppt

1、第1讲 光的折射、全反射考点考点1 1 光的折射定律光的折射定律1.1.折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会_的现象的现象2.2.折射定律折射定律(1)(1)折射光线与入射光线、法线处于折射光线与入射光线、法线处于_._.(2)(2)折射光线与入射光线分别位于折射光线与入射光线分别位于_._.(3)(3)入射角的正弦与折射角的正弦入射角的正弦与折射角的正弦_._.发生改变发生改变同一平面内同一平面内法线两侧法线两侧比值是定值比值是定值3.3.折射率：光从真空中斜射入介质中发生折射时，折射率：光从真空中斜射入介质中发生折射时，_

2、与与_的比值，即的比值，即n=_n=_4.4.折射率与光速的关系：折射率与光速的关系：n=_,n=_,由于由于vcvC,iC,因此光不因此光不能从玻璃管的侧面射出能从玻璃管的侧面射出.13n3(2)(2)解法一：利用对称性可将光在玻璃管中的传播等效为如图所解法一：利用对称性可将光在玻璃管中的传播等效为如图所示，因此路程示，因此路程s=s=，传播时间，传播时间 解法二：光在玻璃管中的传播速度为解法二：光在玻璃管中的传播速度为v=.v=.光沿轴线方向的分速度为光沿轴线方向的分速度为v vx x=vcos30=vcos30，所以传播时间为，所以传播时间为t=.t=.解得：解得：t=t=答案：答案：见

3、自主解答见自主解答Lcos30sns2Ltvccc3cn3xLv2Lc【互动探究互动探究】上题中若要使从左端面射入的所有光线都能从右上题中若要使从左端面射入的所有光线都能从右端面射出，光导纤维的折射率至少是多少？光通过玻璃管所需端面射出，光导纤维的折射率至少是多少？光通过玻璃管所需的最长时间是多少？的最长时间是多少？【解析解析】光路图如图所示，据折射定律有光路图如图所示，据折射定律有n=n=，若要使从左，若要使从左端面射入的所有光线都能进入玻璃管，则端面射入的所有光线都能进入玻璃管，则i=90i=90，sinr=sinr=，要，要使所有光线都能从右端面射出，则使所有光线都能从右端面射出，则si

4、nC=sinC=，由几何关系，由几何关系r+C=90r+C=90,解得解得n=n=，利用等效方法可得，利用等效方法可得t=t=答案：答案：2L/c 2L/c sinisinr1n1n2sns2Lvcc2【总结提升总结提升】光的全反射及传输问题的处理方法光的全反射及传输问题的处理方法(1)(1)首先要根据折射或全反射画出光路图首先要根据折射或全反射画出光路图(2)(2)对不同的介质界面要具体问题具体分析，如平行玻璃砖、圆对不同的介质界面要具体问题具体分析，如平行玻璃砖、圆形玻璃砖、三棱镜等形玻璃砖、三棱镜等(3)(3)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作图时要找出具有代表性的光

5、线，如符合边界条件或全反射临界条件的光线临界条件的光线(4)(4)要注意利用光路的可逆性、对称性，寻找三角形全等、相似要注意利用光路的可逆性、对称性，寻找三角形全等、相似等几何关系等几何关系(5)(5)光传输路程可用等效思想转化为直线传播或用速度的分解方光传输路程可用等效思想转化为直线传播或用速度的分解方法转化为沿轴线传播进行计算法转化为沿轴线传播进行计算.光的全反射与色散问题光的全反射与色散问题【例证例证3 3】如图，半圆形玻璃砖置于光屏如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQPQ的左下方的左下方.一束白光一束白光沿半径方向从沿半径方向从A A点射入玻璃砖，在点射入玻璃砖，在O O点发生反射和折射，折

6、射光点发生反射和折射，折射光在白光屏上呈现七色光带在白光屏上呈现七色光带.若入射点由若入射点由A A向向B B缓慢移动，并保持白缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到光沿半径方向入射到O O点，观察到各色光在光屏上陆续消失点，观察到各色光在光屏上陆续消失.在在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是的光分别是()()A.A.减弱，紫光减弱，紫光 B.B.减弱，红光减弱，红光C.C.增强，紫光增强，紫光 D.D.增强增强,红光红光【解题指南解题指南】解答该题应明确以下两个方面：解答该题应明确以下两个方面：(1)(1)据不

7、同色光的折射率大小关系确定临界角最小的色光据不同色光的折射率大小关系确定临界角最小的色光.(2)(2)入射角逐渐变大过程中临界角最小的光先发生全反射入射角逐渐变大过程中临界角最小的光先发生全反射.【规范解答规范解答】选选C.C.入射点由入射点由A A向向B B缓慢移动，入射角增大，折射缓慢移动，入射角增大，折射角增大，反射光强度增强，由于七种色光中紫光折射率最大，角增大，反射光强度增强，由于七种色光中紫光折射率最大，临界角最小，因此光屏上最先消失的光是紫光，临界角最小，因此光屏上最先消失的光是紫光，C C对对.【总结提升总结提升】光的全反射和色散问题的分析方法光的全反射和色散问题的分析方法(1

8、)(1)首先应清楚不同色光的折射率、偏向角及临界角：七种色光首先应清楚不同色光的折射率、偏向角及临界角：七种色光发生折射时，紫光偏折最大，红光偏折最小；发生全反射时紫发生折射时，紫光偏折最大，红光偏折最小；发生全反射时紫光的临界角最小，红光的临界角最大光的临界角最小，红光的临界角最大(2)(2)分析光的传播，作出光路图，比较不同色光的偏折情况分析光的传播，作出光路图，比较不同色光的偏折情况.(3)(3)据不同色光的临界角，分析传播过程中出现的临界问题据不同色光的临界角，分析传播过程中出现的临界问题.【变式训练变式训练】如图所示，扇形如图所示，扇形AOBAOB为透明柱状介质的横截面，圆为透明柱状

9、介质的横截面，圆心角心角AOB=60AOB=60.一束平行于角平分线一束平行于角平分线OMOM的单色光由的单色光由OAOA射入介质，射入介质，经经OAOA折射的光线恰平行于折射的光线恰平行于OB.OB.(1)(1)求介质的折射率求介质的折射率.(2)(2)折射光线中恰好射到折射光线中恰好射到M M点的光线点的光线 _(_(填填“能能”或或“不不能能”)发生全反射发生全反射.【解析解析】(1)(1)由题意画出光路图如图所示，由几何关系可得：入由题意画出光路图如图所示，由几何关系可得：入射角射角i=60i=60，折射角，折射角r=30r=30，由折射定律可得此介质的折射率，由折射定律可得此介质的折

10、射率为为 .sinisin60n3sinrsin30【变式训练变式训练】如图所示，扇形如图所示，扇形AOBAOB为透明柱状介质的横截面，圆为透明柱状介质的横截面，圆心角心角AOB=60AOB=60.一束平行于角平分线一束平行于角平分线OMOM的单色光由的单色光由OAOA射入介质，射入介质，经经OAOA折射的光线恰平行于折射的光线恰平行于OB.OB.(2)(2)由题意画出恰好经过由题意画出恰好经过M M点的折射光线点的折射光线如图所示，可得出此时射向如图所示，可得出此时射向M M点的入射角点的入射角为为180180-30-30-90-90-30-30=30=30.全反射全反射的临界角的临界角si

11、nC=sinC=，故，故不能发生全反射不能发生全反射.答案：答案：(1)(2)(1)(2)不能不能131sin30n32 3【例证例证】如图所示，一束截面为圆形如图所示，一束截面为圆形(半径为半径为R)R)的平行复色光垂的平行复色光垂直射向一玻璃半球的平面，经折射后在屏幕直射向一玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S S上形成一个圆形彩上形成一个圆形彩色亮区色亮区.已知玻璃半球的半径为已知玻璃半球的半径为R R，屏幕，屏幕S S至球心的距离为至球心的距离为D(DD(D3R)3R)，不考虑光的干涉和衍射，试问，不考虑光的干涉和衍射，试问:考查内容考查内容光的色散、折射及全反射的综合光的色散、折射及全反

12、射的综合(1)(1)在屏幕在屏幕S S上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色?(2)(2)若玻璃半球对若玻璃半球对(1)(1)中色光的折射率为中色光的折射率为n n，请你求出圆形亮区的，请你求出圆形亮区的最大半径最大半径.【规范解答规范解答】(1)(1)由于紫光频率最大，折射率最大，偏折角最大，由于紫光频率最大，折射率最大，偏折角最大，故最外侧为紫色故最外侧为紫色.(2)(2)如图，紫光刚要发生全反射时的临界如图，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕光线射在屏幕S S上的点上的点E E到亮区中心到亮区中心G G的距的距离离r r就是所求最大半径就是所求最大半径.

13、设紫光临界角为设紫光临界角为C C，由全反射的知识，由全反射的知识可知可知:sinC:sinC1n由几何知识可知：由几何知识可知：AB=RsinC=AB=RsinC=，OB=RcosC=OB=RcosC=FB=ABFB=ABtanC=tanC=GF=D-(OB+FB)=GF=D-(OB+FB)=，所以有，所以有r=GE=r=GE=答案：答案：(1)(1)紫色紫色 (2)(2)Rn2n1Rn2Rn n12nRDn1GEGFABFB2GFABD n1nRFB 2D n1nR 1.1.夏天，海面上下层空气的温度比上层空气的温度低，我们设夏天，海面上下层空气的温度比上层空气的温度低，我们设想海面上的空

14、气是由折射率不同的许多水平气层组成，远处的想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来方向，以致景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来方向，以致发生全反射，人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图所示，下发生全反射，人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图所示，下列说法正确的是列说法正确的是()()A.A.海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要小海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要小B.B.海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要大海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要大C.C.蜃景不遵从光的折射定律蜃景不遵从光的折射定律

15、D.BD.B是蜃景，是蜃景，A A是景物是景物【解析解析】选选A A海面上下层空气的温度比上层空气的温度低，空海面上下层空气的温度比上层空气的温度低，空气密度大，因此下层空气的折射率较大气密度大，因此下层空气的折射率较大A A正确、正确、B B错误错误.入射光入射光线从下层射向上层时，折射角比入射角大，这样在更上层的入线从下层射向上层时，折射角比入射角大，这样在更上层的入射中入射角逐渐增大，据折射定律知最后会发生全反射现象，射中入射角逐渐增大，据折射定律知最后会发生全反射现象，C C、D D错误错误.2.2.如图所示，一细束红光和一细束如图所示，一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上，经

16、蓝光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点折射后交于光屏上的同一个点M M，若，若用用n n1 1和和n n2 2分别表示三棱镜对红光和分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，下列说法中正确的是蓝光的折射率，下列说法中正确的是()()A.nA.n1 1nn2 2,a,a为红光，为红光，b b为蓝光为蓝光B.nB.n1 1nnn2 2,a,a为红光，为红光，b b为蓝光为蓝光D.nD.n1 1nn2 2,a,a为蓝光，为蓝光，b b为红光为红光【解析解析】选选B.B.由题图可知，由题图可知，b b光线经过三棱镜后的偏折角较小，光线经过三棱镜后的偏折角较小，因此折射率较小，是红光，因此折

17、射率较小，是红光，B B正确正确.3.3.如图所示，一束光从空气垂直射到直角如图所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的棱镜的ABAB面上，已知棱镜材料的折射率为面上，已知棱镜材料的折射率为 ，则这束光进入棱镜后的光路图应为，则这束光进入棱镜后的光路图应为下面四个图中的下面四个图中的()()2【解析解析】选选D.D.由由sinCsinC 可知可知C=45C=45，光射到斜面的入射角为，光射到斜面的入射角为6060，发生全反射，发生全反射，A A错；射到水平界面入射角是错；射到水平界面入射角是3030，发生折，发生折射的同时也反射，且折射角大于入射角，射的同时也反射，且折射角大于入射角，B B、C

18、C错，错，D D对对.1n4.4.一束复色光由空气射向玻璃，发生一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为折射而分为a a、b b两束单色光其传两束单色光其传播方向如图所示设玻璃对播方向如图所示设玻璃对a a、b b的的折射率分别为折射率分别为n na a和和n nb b，a a、b b在玻璃在玻璃中的传播速度分别为中的传播速度分别为v va a和和v vb b，则则()()A.nA.na a=n=nb b B.n B.na annb b C.v C.va a=v=vb b D.v D.va avvb b【解析解析】选选D.D.由题图据折射定律可知由题图据折射定律可知n na an nb b，A

19、 A、B B错；据错；据v=v=可知可知v va avvb b，C C错、错、D D对对.cn5.5.在一次讨论中，老师问道：在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有假如水中相同深度处有a a、b b、c c三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，发现，b b 在水下的像最深，在水下的像最深，c c照亮水面的面积比照亮水面的面积比a a的大关于这的大关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答有同学回答如下：如下：c c光的频率最大光的频率最大 a a光的传

20、播速度最小光的传播速度最小b b光的折射率最大光的折射率最大 a a光的波长比光的波长比b b光的短光的短根据老师的假定，以上回答正确的是根据老师的假定，以上回答正确的是()()A.A.B.B.C.C.D.D.【解析解析】选选C.C.折射率越大，据折射率越大，据h h 知，在水中的像看起来就知，在水中的像看起来就越浅，越浅，b b在水下的像最深，说明在水下的像最深，说明b b光的折射率最小，波长最长，光的折射率最小，波长最长，错对；错对；c c照亮水面的面积比照亮水面的面积比a a的大，说明的大，说明c c光的临界角大于光的临界角大于a a光的临界角，则光的临界角，则c c光的折射率小于光的折射率小于a a光的折射率，则光的折射率，则c c光的频率小光的频率小于于a a光的频率，在水中光的传播速度大于光的频率，在水中光的传播速度大于a a光的传播速度，光的传播速度，错对，故选错对，故选C.C.01hn