2019年高考物理总复习鸭3-4第3课时光的折射全反射课件教科版.ppt

第3课时光的折射全反射,基础回顾,核心探究,演练提升,基础回顾自主梳理融会贯通,知识梳理,一、光的折射定律、折射率1.折射现象:光射到两种介质的分界面时,一部分光进入第二种介质继续传播.,2.折射定律,(1)内容:入射光线、折射光线和法线在内,入射光线与折射光线分居法线;入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数.,同一平面,两侧,(2)表达式:n=,n代表折射率.,可逆,(3)在光的折射现象中,光路是的.3.折射率(1)定义:光从真空射入某种介质发生折射时,的正弦值与的正弦值的比值.(2)定义式:n=.不能说n与成正比,与成反比.(3)物理意义:折射率仅反映介质的光学特性,折射率大,说明光从真空射入到该介质时,反之偏折小.(4)计算公式:n=,因vc,故任何介质的折射率总1.,入射角i,折射角r,sini,sinr,偏折大,大于,二、全反射、光导纤维、光的色散1.全反射(1)条件光从光密介质射入.,光疏介质,入射角临界角.(2)现象:折射光完全消失,只剩下.(3)临界角:折射角等于90时的入射角,用C表示,sinC=.,大于或等于,反射光,2.光导纤维,原理:利用.,光的全反射,3.光的色散(1)色散现象:白光通过三棱镜会形成由七种色光组成的彩色光谱.(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,紫光折射得更明显些,当它们射出另一个界面时,紫光的偏折角,红光的偏折角.,红到紫,不同,最大,最小,自主检测,1.思考判断(1)光的传播方向发生改变的现象叫光的折射.()(2)在光的折射和全反射现象中,均遵循光的反射定律,光路均是可逆的.()(3)光密介质和光疏介质是相对而言的.同一种介质,相对于其他不同的介质,可能是光密介质,也可能是光疏介质.()(4)折射率跟折射角的正弦成正比,跟入射角的正弦成反比.()(5)入射角足够大,也不一定能发生全反射.()(6)若光从空气中射入水中,它的传播速度一定增大.(),答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6),2.(2018河北衡水调研)(多选)如图所示,光在真空和介质的界面MN上发生偏折,那么下列说法正确的是()A.光是从真空射向介质B.介质的折射率约为1.73C.光在介质中的传播速度约为1.73108m/sD.反射光线与折射光线成60角E.反射光线与折射光线成90角,BCE,3.(2018黑龙江牡丹江一中月考)如图,足够宽的液槽中水的折射率n=,M是可绕轴转动的平面镜,M与水平面的夹角为.光线从液槽的侧壁水平射入水中,若=30,则经平面镜反射后的光线从水面射出时折射角的正弦值为.,核心探究分类探究各个击破,考点一光的折射定律,1.对折射率的理解(1)公式理解公式n=中,不论是光从真空射入介质,还是从介质射入真空,i总是真空中的光线与法线间的夹角,r总是介质中的光线与法线间的夹角.折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领,也反映了光在介质中传播速度的大小v=.(2)特性理解折射率的大小不仅与介质本身有关,还与光的频率有关.同一种介质中,频率越大的色光折射率越大,传播速度越小.同一种色光,在不同介质中虽然波速、波长不同,但频率相同.,2.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制,【典例1】(2016全国卷,34)如图,玻璃球冠的折射率为,其底面镀银,底面的半径是球半径的倍;在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内,有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点,该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点.求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角.,答案:150,反思总结解决光的折射问题的思路(1)根据题意画出正确的光路图.(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.(4)注意在折射现象中光路是可逆的.,1.对折射率的理解(2017湖南岳阳县期中)一束光由空气射入某介质,当入射光线和界面的夹角为30时,折射光线恰好与反射光线垂直,则光在该介质中的传播速度是.,多维训练,求:(1)玻璃球对该激光束的折射率;,(2)激光束自B点运动至光屏的时间.,考点二光的全反射,1.求解光的折射、全反射问题的四点提醒(1)光密介质和光疏介质是相对而言的.同一种介质,相对于其他不同的介质,可能是光密介质,也可能是光疏介质.(2)如果光线从光疏介质进入光密介质,则无论入射角多大,都不会发生全反射现象.(3)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.(4)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.,2.求解全反射现象中光的传播时间的一般思路(1)全反射现象中,光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化,即v=.,(2)全反射现象中,光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定.,(3)利用t=求解光的传播时间.,【典例2】(2018广西桂林适应性考试)如图所示,某种透明介质的截面图由直角三角形AOC和圆心为O、半径为R的四分之一圆弧BC组成,其中A=60.一束单色光从D点垂直AB面射入透明介质中,射到圆弧BC上时恰好发生全反射.已知D点与O点之间的距离为,光在真空中的传播速度为c.求:,(1)单色光在介质中的传播速度v;,(2)单色光第一次射出介质时折射角.,答案:(2)45,方法技巧解答全反射类问题的技巧(1)解答全反射类问题时,要抓住发生全反射的两个条件:光必须从光密介质射入光疏介质;入射角大于或等于临界角.(2)利用好光路图中的临界光线,准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键,且在作光路图时尽量与实际相符.,1.应用全反射求折射率(2018福建莆田模拟)如图表示一个盛有某种液体的槽,槽的中部扣着一个横截面为等腰直角三角形的薄壁透明罩CAB,罩内为空气,整个罩子浸没在液体中,底边AB上有一个点光源D,其中BD=AB.P为BC边的中点,若要在液面上方只能够看到被照亮的透明罩为P点的上半部分,试求槽内液体的折射率应为多大?,多维训练,2.导学号58826290全反射原理与极值问题(2017河北衡水中学三摸)可见光通信是利用LED灯的光线实现上网的新型高速数据传输技术.如图所示,LED闪光灯的圆柱形封装玻璃体横截面的直径AB=d,玻璃体的长度AC=10d,LED灯(可视为点光源)固定在玻璃体内底面的圆心O处,玻璃体对LED灯发出的光的折射率n=2,LED灯能向各个方向均匀发光,且发光功率为P.真空中光速为c.求:,(1)从AB面射出的光在玻璃体中传播的最短时间.,(2)从AB面射出的光的功率.,考点三光的色散现象,各种色光的比较,【典例3】(2018四川遂宁外国语实验学校月考)(多选)如图所示,两束单色光a,b从水下射向A点后,光线经折射合成一束光c进入空气,则下列说法中正确的是()A.a光的频率比b光的频率大B.在水中a光的临界角比b光的临界角大C.在水中a光的速度比b光的速度小D.a光的波长比b光的波长大E.b光的折射率比a光的折射率大,BCE,【针对训练】(2018宁夏育才中学月考)(多选)如图,在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜,里面是空气,一束白光从棱镜的左边射入,从棱镜的右边射出时发生了色散,射出的可见光分布在a点和b点之间,则下列说法错误的是()A.从a点射出的是红光,从b点射出的是紫光B.从a点射出的是紫光,从b点射出的是红光C.从a点和b点射出的都是红光,从ab中点射出的是紫光D.从a点和b点射出的都是紫光,从ab中点射出的是红光E.光在ab面上不可能发生全反射,ACD,解析:此棱镜对周围介质来说是光疏介质,故光在棱镜中的折射角大于入射角,从棱镜中射出时,入射角大于折射角.故光线从棱镜中射出时光向顶角方向偏折,紫光折射率大,偏折程度大,故紫光从a点射出,红光从b点射出,故ACD错B对.光在ab面上是从光疏介质向光密介质中传播,不会发生全反射,故E对.,考点四测定玻璃的折射率,1.原理与操作,2.数据处理与分析(1)数据处理计算法:计算每次折射率n,求出平均值.,图像法(如图所示),单位圆法(如图所示),(2)误差分析确定入射光线、出射光线时的误差.故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距离宜大点;测量入射角与折射角时的误差.故入射角不宜过小,但也不宜过大,过大则反射光较强,出射光较弱.(3)注意事项玻璃砖要用厚度较大的;入射角应在30到60之间;大头针要竖直插在白纸上,且距离应尽量大一些.,【典例4】(2018四川彭州五校期中)利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行.正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图(a)所示.,(1)此玻璃的折射率计算式为n=(用图中的1,2表示);(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减少误差,应选用宽度(选填“大”或“小”)的玻璃砖来测量.(3)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa和bb后,不小心碰了玻璃砖使它向aa方向平移了少许,如图(b)所示.则他测出的折射率将_(选填“偏大”“偏小”或“不变”).,(4)乙同学在画界面时,不小心将两界面aa,bb间距画得比玻璃砖宽度大些,如图(c)所示,则他测得的折射率(选填“偏大”“偏小”或“不变”).,核心点拨玻璃砖的宽度影响折射光线的作图误差玻璃砖的上移、下移需要实验过程中作图分析误差影响画边界线时上移、下移需要实验过程中作图分析误差影响,(2)选用宽度较宽的玻璃砖,做折射光线时误差小,所以应选用宽度大的玻璃砖.(3)如图甲所示,虚线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图,而实线是作图时所采用的光路图,通过比较发现,入射角和折射角没有变化,测得的折射率将不变.,(4)如(乙)图所示,实线表示实际的光路图,而虚线是作图时所采用的光路图,可见,入射角没有变化,折射角的测量值偏大,折射率测量值偏小.,方法技巧辅助线法测量折射率如图所示,作辅助线AB,且垂直于OB,量出AB,OA,作辅助线CD,且垂直于OD,量出CD,OC,即可求出n=.,【针对训练】(2018宁夏育才中学期中)用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率的方法如下:把半圆形玻璃砖放在白纸上,定出其圆心O,在白纸上用铅笔描下其直径和圆心位置,让一束光沿与直径垂直的方向穿入玻璃砖的圆弧部分射到圆心O,如图所示.不改变入射光的方向和位置,让玻璃砖以O点为轴逆时针转动到从玻璃砖平面一侧恰好看不到出射光为止.用铅笔描下此时玻璃砖直径的位置,移去玻璃砖测出玻璃砖转过角度,由计算出折射率.这种测量方法是利用光的现象测定玻璃折射率的,当玻璃砖转过角度时的入射角叫.若已知=42,且sin42=0.67,则玻璃的折射率n=.,答案:全反射临界角1.49,演练提升真题体验强化提升,1.光的色散(2017北京卷,14)如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为a,b两束单色光.如果光束b是蓝光,则光束a可能是()A.红光B.黄光C.绿光D.紫光,D,解析:由题图可知,进入玻璃砖时a光偏折较大,b光偏折较小.所以此玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率,故a的频率大于b的频率,选项D正确,A,B,C错误.,2.测定玻璃的折射率(2016四川卷,5)某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图(甲)所示,O是圆心,MN是法线,AO,BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径.该同学测得多组入射角i和折射角r,作出sini-sinr图像如图(乙)所示,则()A.光由A经O到B,n=1.5B.光由B经O到A,n=1.5C.光由A经O到B,n=0.67D.光由B经O到A,n=0.67,B,3.折射定律与正弦定理(2017全国卷,34)如图,一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体,O点为球心;下半部是半径为R、高为2R的圆柱体,圆柱体底面镀有反射膜.有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入,该光线与OC之间的距离为0.6R.已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射).求该玻璃的折射率.,解析:如图,根据光路的对称性和光路可逆性,与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行.这样,从半球面射入的折射光线,将从圆柱体底面中心C点反射.设光线在半球面的入射角为i,折射角为r.由折射定律有sini=nsinr,答案:1.43,4.全反射与极值问题(2017全国卷,34)一直桶状容器的高为2l,底面是边长为l的正方形;容器内装满某种透明液体,过容