2020版高考物理大一轮复习 第十四章 第3讲 光的折射 全反射课件 教科版.ppt

,第十四章机械振动与机械波光电磁波与相对论,第3讲光的折射全反射,大一轮复习讲义,NEIRONGSUOYIN,内容索引,过好双基关,研透命题点,课时作业,回扣基础知识训练基础题目,细研考纲和真题分析突破命题点,限时训练练规范练速度,过好双基关,一、光的折射定律折射率,1.折射定律(1)内容：如图1所示，折射光线与入射光线、法线处在内，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比.,同一平面,正,图1,(2)表达式：n.(3)在光的折射现象中，光路是的.,可逆,2.折射率(1)折射率是一个反映介质的的物理量.(2)定义式：n.(3)计算公式：n，因为vnsini3式中C是全反射临界角，满足nsinC1由式知，棱镜的折射率n的取值范围应为,变式3(2017全国卷34(2)如图8，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线).已知玻璃的折射率为1.5.现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线).求：(1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；,图8,解析如图甲，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角ic时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l.iic设n是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有nsinic1由几何关系有,联立式并利用题给条件，得,(2)距光轴的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离.,答案2.74R,解析如图乙，设与光轴相距的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1，由折射定律有nsini1sinr1设折射光线与光轴的交点为C，在OBC中，由正弦定理有,由几何关系有,Cr1i1,联立式及题给条件得,变式4(2016全国卷34(2)如图9所示，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0m.从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为.(1)求池内的水深；,图9,解析光由A射向B恰好发生全反射，光路如图甲所示.,甲,(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0m.当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接收的光线与竖直方向的夹角恰好为45.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字).,答案0.7m,解析光由A点射入救生员眼中光路图如图乙所示.,乙,设|BE|x，由几何关系得,由几何关系得，救生员到池边的水平距离为|BC|2mx0.7m,命题点三光路控制和色散,1.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制,特别提醒不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同.,2.光的色散及成因(1)含有多种颜色的光被分解为单色光的现象称为光的色散.(2)含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质，由于介质对不同色光的折射率不同，各种色光的偏折程度不同，所以产生光的色散.,3.各种色光的比较,例3(2018全国卷34(1)如图10，ABC为一玻璃三棱镜的横截面，A30.一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60，则玻璃对红光的折射率为_.若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射角_(填“小于”“等于”或“大于”)60.,图10,大于,解析根据光路的可逆性，在AC面，入射角为60时，折射角为30.,玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，沿同一路径入射时，入射角仍为30不变，对应的折射角变大，因此折射角大于60.,图11,得：30，37由分析可知，恰好分开时：xd(tan37tan30),变式6单色细光束射到折射率n的透明球面，光束在过球心的平面内，入射角i45，研究经折射进入球内后，又经内表面反射一次，再经球面折射后射出的光线，如图12所示(图上已画出入射光和出射光).,图12,(1)在图上大致画出光线在球内的路径和方向.,答案见解析图,解析光线从入射到出射的光路如图所示，入射光线AB经球面折射后，折射光线为BC，又经球表面反射后，反射光线为CD，再经折射后，折射出的光线为DE.OB、OD为球的半径，即为法线.,(2)求入射光与出射光之间的夹角.,4r2i，把r30，i45代入得：30.,答案30,课时作业,1.(多选)(2018福建省泉州市考前适应性模拟)a、b两种单色光以相同的入射角从半圆形玻璃砖的圆心O射向空气，其光路图如图1所示.下列说法正确的是A.由玻璃射向空气发生全反射时玻璃对a光的临界角较大B.玻璃对a光的折射率较大C.a光在玻璃中传播的波长较短D.b光的光子能量较大E.b光在该玻璃中传播的速度较小,双基巩固练,1,2,3,4,5,6,7,图1,解析由光路图可知，a、b光入射角相同，在分界面上a光发生反射及折射，而b光发生全反射，可知b光的临界角小于a光的临界角，根据sinC，知a光的折射率小于b光的折射率，故A正确，B错误；折射率越大，频率越大，波长越短，故b光的波长短，C错误；b光的折射率大，知b光的频率大，根据Eh知，b光的光子能量大，故D正确；b光折射率大，根据v知，b光在玻璃中的传播速度小，故E正确.,1,2,3,4,5,6,7,2.(多选)(2018四川省第二次“联测促改”)如图2所示，O1O2是半圆形玻璃砖过圆心的法线，a、b是关于O1O2对称的两束平行单色光束，两光束从玻璃砖右方射出后的光路图如图所示，则下列说法正确的是A.该玻璃砖对a光的折射率比对b光的折射率小B.有可能a是绿光，b是红光C.两光束从空气进入玻璃的过程中各自的频率均不变D.在真空中，a光的波长比b光的波长长E.在两光束交汇处一定能看到干涉条纹,1,2,3,4,5,6,7,图2,解析由题图可知，b光偏离原来的传播方向较多，玻璃对b光的折射率大，故A正确；玻璃对b光的折射率大，b光的频率高，故B错误；光在不同介质中传播，频率不变，故C正确；根据真空中波速c，b光频率高，波长短，故D正确；由于a、b两束光频率不相等，相遇时不会产生干涉条纹，故E错误.,1,2,3,4,5,6,7,3.(2018广东省揭阳市高三期末)如图3所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知A60，C90，一束极细的光于AC边的中点D垂直AC面入射，ADa，棱镜的折射率n.求：(1)光从棱镜第一次射入空气时的折射角；,1,2,3,4,5,6,7,答案见解析,图3,解析光路图如图所示，由几何知识得i160，设在玻璃中光发生全反射的临界角为C，,1,2,3,4,5,6,7,i145，发生全反射i290i130C，,(2)光从进入棱镜到它第一次从BC边和AB边射入空气所经历的时间分别为多少？(设光在真空中的传播速度为c，结果可以用根式表示),答案见解析,从BC边射出的光线所用的时间：,在BC边上反射的光线由几何关系可知将垂直AB边射出.故从AB边射出的光线所用的时间：,1,2,3,4,5,6,7,4.(2019河南省信阳市模拟)如图4所示，半径为R、球心为O的玻璃半球置于半径为R的上端开口的薄圆筒上，一束单色光a沿竖直方向从B点射入半球表面，OB与竖直方向夹角为60，经两次折射后，出射光线与BO连线平行，求：(1)玻璃的折射率；,1,2,3,4,5,6,7,综合提升练,图4,解析作出光经过玻璃半球的光路示意图如图所示.,1,2,3,4,5,6,7,根据几何关系可知60,(2)光射在圆柱体侧面C点到半球下表面的距离CD.,1,2,3,4,5,6,7,5.(2018山东省青岛市二模)如图5所示，等腰直角三角形棱镜ABC，一组平行光线从斜面AB射入.(1)如果光线不从AC、BC面射出，求三棱镜的折射率n的范围；,1,2,3,4,5,6,7,图5,解析光线穿过AB面后方向不变，在AC、BC面上的入射角均为45，发生全反射的条件为：sin45,(2)如果光线顺时针转过60，即与AB成30角斜向下，不考虑反射光线的影响，当n时，能否有光线从BC、AC面射出？,1,2,3,4,5,6,7,答案光线只能从BC面射出,解得：30，在BC面的入射角15C，所以光线不能从AC面射出.,6.(2018山西省吕梁市第一次模拟)如图6所示，是一透明半圆柱体的横截面，O为橫截面的圆心，其半径为R，折射率为，OA水平且垂直截面，从A点射出一条光线AB经折射后水平射出半圆柱体，已知OAR，光速为c.求：(1)光沿AO直线进入透明半圆柱体中，从A传到O点的时间；,图6,1,2,3,4,5,6,7,(2)入射点B到OA的垂直距离BC.,解析如图所示，设入射点B到OA的垂直距离BCh，BOA，入射角为，,1,2,3,4,5,6,7,7.(2018广东省佛山市质检一)如图7，跳水比赛的1m跳板伸向水面，右端点距水面高1m，A为右端点在水底正下方的投影，水深h4m，若跳水馆只开了一盏黄色小灯S，该灯距跳板右端水平距离x4m，离水面高度H4m，现观察到跳板水下阴影右