高考物理新一轮复习（热点视角+对点自测+讲练互动）第十二章第三节 光的折射 全反射课件 新人教版.ppt

第三节光的折射全反射 实验 测定玻璃的折射率 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 一 光的折射与折射率1 折射光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象 2 折射定律 如图 1 内容 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 可逆 入射角 折射角 光学 频率 大于 二 全反射1 条件 1 光从 介质射入 介质 2 入射角 临界角 2 现象 折射光完全消失 只剩下反射光 3 临界角 折射角等于90 时的入射角 用c表示 sinc 4 应用 全反射棱镜 光导纤维 光密 光疏 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 b 1 2 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 介质的折射率为1 73c 光在介质中的传播速度为1 73 108m sd 反射光线与折射光线成60 角 bc bcd 2 2 很多公园的水池底都装有彩灯 当一细束由红 蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时 关于光在水面可能发生的反射和折射现象 下列光路图中正确的是 c 3 雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹 设水滴是球形的 图中的圆代表水滴过球心的截面 入射光线在过此截面的平面内 a b c d代表四条不同颜色的出射光线 则它们可能依次是 a 紫光 黄光 蓝光和红光b 紫光 蓝光 黄光和红光c 红光 蓝光 黄光和紫光d 红光 黄光 蓝光和紫光 b 折射定律的理解与应用 解决光的折射问题的一般方法 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 确定入射角和折射角 3 利用折射定律建立方程进行求解 一半圆柱形透明物体横截面如图所示 底面aob镀银 图中粗线 o表示半圆截面的圆心 一束光线在横截面内从m点入射 经过ab面反射后从n点射出 已知光线在m点的入射角为30 moa 60 nob 30 求 1 光线在m点的折射角 2 透明物体的折射率 思路点拨 解此题的关键有两点 1 正确画出光在透明物体内部的光路图 2 利用几何关系和折射定律计算折射率 课堂笔记 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 2013 高考新课标全国卷 图示为一光导纤维 可简化为一长玻璃丝 的示意图 玻璃丝长为l 折射率为n ab代表端面 已知光在真空中的传播速度为c 1 为使光线能从玻璃丝的ab端面传播到另一端面 求光线在端面ab上的入射角应满足的条件 2 求光线从玻璃丝的ab端面传播到另一端面所需的最长时间 课堂笔记 方法总结 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 2 如图 半圆形玻璃砖置于光屏pq的左下方 一束白光沿半径方向从a点射入玻璃砖 在o点发生反射和折射 折射光在光屏上呈现七色光带 若入射点由a向b缓慢移动 并保持白光沿半径方向入射到o点 观察到各色光在光屏上陆续消失 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的光分别是 a 减弱 紫光b 减弱 红光c 增强 紫光d 增强 红光 c 解析 由于入射点由a向b缓慢移动 入射角增大 因此反射光增强 折射光减弱 a b错 紫光折射率大 临界角小 由此可知在光屏上最先消失的是紫光 c对 d错 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 低 高 小 大 大 小 大 小 大 小 小 大 课堂笔记 光线与cd成45 角 ad 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 1和 2 代入公式计算玻璃的折射率 2 实验器材白纸 图钉 大头针 直尺 铅笔 量角器 平木板 长方形玻璃砖 3 实验过程 1 铺白纸 画线 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 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 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 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 1 aom 折射角 2 o on 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 改变入射角 1 重复实验步骤 列表记录相关测量数据 5 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 7 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 学校开展研究性学习 某研究小组的同学根据所学的光学知识 设计了一个测量液体折射率的仪器 如图所示 在一圆盘上 过其圆心o作两条互相垂直的直径bc ef 在半径oa上 垂直盘面插下两枚大头针p1 p2 并保持p1 p2位置不变 每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中 而且总使得液面与直径bc相平 ef作为界面的法线 而后在图中右上方区域观察p1 p2的像 并在圆周上插上大头针p3 使p3正好挡住p1 p2的像 同学们通过计算 预先在圆周ec部分刻好了折射率的值 这样只要根据p3所插的位置 就可直接读出液体折射率的值 则 1 若 aof 30 op3与oc的夹角为30 则p3处所对应的折射率的值为 2 图中p3 p4两位置 处所对应的折射率值大 3 作ao的延长线交圆周于k k处所对应的折射率值应为 尝试解答 1 73 p4 1 平行板玻璃砖模型的应用 1 模型特点 两面平行的玻璃 介质 2 光学特性 光线通过平行玻璃砖 光的传播方向不变 只发生侧移 玻璃砖越厚 光的频率越大 侧移量越大 范例如图所示 两块相同的玻璃等腰三棱镜abc置于空气中 两者的ac面相互平行放置 由红光和蓝光组成的细光束平行于bc面从p点射入 通过两棱镜后 变为从a b两点射出的单色光 对于这两束单色光 a 红光在玻璃中传播速度比蓝光大b 从a点射出的为红光 从b点射出的为蓝光c 从a b两点