高考物理一轮复习 13.1光的折射、全反射课件.ppt

第十三章光学电磁波相对论简介 复习目标定位 1 光的折射定律 2 折射率 3 全反射 光导纤维 4 光的干涉 衍射和偏振现象 5 变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场 6 电磁波的产生 反射和接收 7 电磁波谱 8 相对论 质能方程 实验 测定玻璃的折射率实验 用双缝干涉测量光的波长解读 会分析和计算介质的折射率 理解光导纤维的原理及应用 作光路图是几何光学的重要解题手段 又是考查重点 知道光的特征现象 了解麦克斯韦的电磁场理论 了解相对论 能根据质能方程进行简单计算 会作测量玻璃折射率的光路图 处理数据 理解双缝干涉实验的各元件作用 测量原理 准确读数 光的直线传播 反射定律 折射定律 全反射等内容高考命题率较高 本章内容根据新课标的要求 几何光学和物理光学的综合应用 光的干涉 光的衍射 光的偏振与大学物理联系紧密 容易出现应用能力较强的新颖题 平时要注意光学与现代科技密切结合 注重理论联系实际能力的培养 本章内容一般以选择题 填空题 作图题出现在高考中 尤其是光路图的题是近年高考的热点 本章学习内容中许多现象的发生需满足一定的条件 因此复习中应熟练掌握现象发生的条件 如全反射现象 干涉现象 衍射现象 偏振现象等 加强应用物理知识解决实际问题的能力培养 复习时应加强贴近高考 贴近实际的典型题训练 重视光的折射现象 全反射现象 光的色散现象 光的干涉 衍射现象 光的偏振现象与日常生活实际 生产技术 科学技术的紧密联系 强化理论联系实际的问题 如用光的折射 全反射分析液体中的全反射现象 光在各种形状的玻璃介质中的折射 全反射问题 视深问题 彩虹 蜃景的原理 求解光的折射 全反射的问题要正确画出光路图 这不仅是规范作题的要求 也是正确解题的基础 在此基础上注意结合数学知识 如三角函数 正余弦定理 几何知识等进行求解 第一讲光的折射 全反射 回扣教材夯实基础落实考点 基础自主温故 一 光的折射定律和折射率 考点自清 1 折射现象光从一种介质进入另一种介质时 的现象称为光的折射现象 传播方向发生改变 正比 两侧 可逆 之比 3 0 108 小于 4 光密介质和光疏介质 1 光密介质 较大的介质 2 光疏介质 较小的介质 3 光密介质和光疏介质是相对的 同种介质相对不同介质可能是光密介质 也可能是光疏介质 折射率 折射率 基础自测 1 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 答案 bc 临界角 折射光 2 光的色散 1 定义 含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散 如图所示 光谱中红光在最上端 紫光在最下端 中间是橙 黄 绿 蓝 靛等色光 2 白光的组成 光的色散现象说明白光是复色光 是由红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫7种单色光组成的 基础自测 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 红光解析 由于入射点由a向b缓慢移动 入射角增大 部分色光发生全反射 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 因此在光屏上最先消失的是紫光 c对 d错 故选c 答案 c 三 测定玻璃的折射率 考点自清 1 实验目的 1 测定玻璃的折射率 2 学会用插针法确定光路 2 实验原理 3 实验器材玻璃砖 白纸 木板 大头针 图钉 量角器 或圆规 三角板 铅笔 4 实验步骤 1 如图所示 把白纸铺在木板上 2 在白纸上画一直线aa 作为界面 过aa 上的一点o画出界面的法线nn 并画一条线段ao作为入射光线 3 把长方形玻璃砖放在白纸上 并使其长边与aa 重合 再用直尺画出玻璃砖的另一边bb 4 在线段ao上竖直地插上两枚大头针p1 p2 5 从玻璃砖bb 一侧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的像挡住 再在bb 一侧插上两枚大头针p3 p4 使p3能挡住p1 p2的像 p4能挡住p3本身及p1 p2的像 6 移去玻璃砖 在拔掉p1 p2 p3 p4的同时分别记下它们的位置 过p3 p4作直线o b交bb 于o 连接o o oo 就是玻璃砖内折射光线的方向 aon为入射角 o on 为折射角 7 改变入射角 重复实验 3 辅助线段法 利用直尺作辅助线 测出辅助线的长度大小 求玻璃的折射率 7 误差分析 1 观察p1 p2的像 确定p3 p4位置时可能出现误差 2 用量角器测量入射角 1 折射角 2时可能出现误差 考点深析拓展延伸详讲精练 考点探究讲练 2 平行玻璃砖 三棱镜和圆柱体 球体 对光路的控制 特别提醒 1 光线通过平行玻璃砖时的侧移距离与玻璃砖的厚度及折射率有关 玻璃砖的厚度越大 介质的折射率越大 侧移距离越大 2 光线通过三棱镜时 棱镜的折射率越大 偏向角越大 如图所示 obcd为半圆柱体玻璃的横截面 od为直径 一束由红光和紫光组成的复色光沿ao方向从真空斜射入玻璃 b c点为两单色光的射出点 设光线在b c处未发生全反射 已知从b点射出的单色光由o到b的传播时间为t 例1 1 若ob oc两束单色光在真空中的波长分别为 b c 试比较 b c的大小关系 2 求从c点射出的单色光由o到c的传播时间tc 思路指导 红光和紫光以相同的入射角从真空入射到玻璃 由于红光和紫光的频率不同 在玻璃中的折射率不同 所以折射角不同 根据折射定律确定两种色光的折射率的大小 进而确定波长的大小关系 根据几何关系求得光线的传播时间 答案 1 b c 2 t 如图所示 一横截面为直角三角形的三棱镜 b 90 c 30 一束与ab面成 30 角的光线射向ab面 经过bc边一次反射 再从ac边射出 且出射光线的折射角为60 则这种材料的折射率为 变式训练1 答案 b 1 全反射的理解 1 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 2 光的全反射现象遵循光的反射定律 光路是可逆的 3 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 4 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 2 全反射的有关现象及应用 1 海水浪花呈白色 玻璃 水 中气泡看起来特别亮 沙漠蜃景 夏天的柏油路面看起来 水淋淋 的 海市蜃楼 钻石的夺目光彩 水下灯照不到整个水面 全反射棱镜等 2 光导纤维 结构 简称光纤 是一种透明的玻璃纤维丝 直径在几微米到一百微米之间 由内芯和外套两层组成 内芯的折射率大于外套的折射率 即内芯是光密介质 外套是光疏介质 原理 光在光纤的内芯中传播 每次射到内 外层的界面上时 都要求入射角大于临界角 从而发生全反射 例2 2013年新课标全国卷 如图 三棱镜的横截面为直角三角形abc a 30 b 60 一束平行于ac边的光线自ab边的p点射入三棱镜 在ac边发生反射后从bc边的m点射出 若光线在p点的入射角和在m点的折射角相等 1 求三棱镜的折射率 2 在三棱镜的ac边是否有光线透出 写出分析过程 不考虑多次反射 变式训练2 解析 1 光路图如图所示 图中n点为光线在ac边发生反射的入射点 设光线在p点的入射角为i 折射角为r 在m点的入射角为r 折射角依题意也为i 有i 60 由折射定律有sini nsinr nsinr sini 由 式得r r 某同学利用 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所示 例3 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 为了减小误差 应选用宽度 填 大 或 小 的玻璃砖来测量 思路指导 根据折射率的定义 由光路图和几何知识求得玻璃砖的折射率 实验过程折射光线的侧移量越大 更容易确定折射光线 测量误差越小 测定玻璃的折射率 实验中 在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针a b 在另一侧再竖直插两个大头针c d 在插入第四个大头针d时 要使它 如图是在白纸上留下的实验痕迹 其中直线a a 是描在纸上的玻璃砖的两个边 根据该图可算得玻璃的折射率n 计算结果保留两位有效数字 变式训练3 答案 挡住c及a b的像1 8 1 6 1 9均对 思想方法技巧运用提升素养 学科素养提升 视深 问题的探究1 人正对界面观察介质中的物体 看到的深度 视深 h跟物体的实际深度h的关系是h 其中n为介质的折射率 2 如果从折射率为n的介质中观察正上方距离液面高为h的物体 可得视高h nh 利用视深 视高公式可以简捷地测定介质的折射率 也可以方便地分析和解决与视深和视高的相关问题 如图所示 玻璃砖的厚度为h 折射率为n 将其放于桌面的书上 透过玻璃砖从正上方观看桌上书中的字 字的像提高了多少 例4 人在水面上观察正下方水中的红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫七种颜色的小彩灯 看到它们是在水面下同一深处排列成一行 则下列判断正确的是 a 紫色