高考核动力高考物理一轮复习 12.3光的折射 全反射课件.ppt

第3单元光的折射全反射 填一填 1 定义 光从一种介质斜射入另一种介质时 传播方向会发生 这种现象叫光的折射 2 光的折射定律 折射光线跟光线和在同一平面内 光线和光线分别位于的两侧 的正弦跟的正弦之比是一个常数 1 折射率 光从射入发生折射时 i的正弦与r的正弦的比值n 叫做这种介质的折射率 3 与传播速率的关系 n 1 全反射现象 光从介质入射到介质的分界面上时 光全部反射回介质的现象 3 发生全反射的条件 1 光由介质射向介质 2 入射角临界角 4 光导纤维 实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝 直径只有几微米到一百微米之间 在内芯和外套的界面上发生 如图所示 1 三棱镜 横截面为三角形的三棱柱透明体为棱镜 棱镜有使光线向偏折的作用 横截面是三角形的棱镜为全反射棱镜 2 光的色散 白光通过三棱镜后 出射光束变为红 黄 蓝 靛 七色光的光束 这种现象叫光的色散 3 同一种介质对不同色光的折射率不同 对光的折射率最小 对光的折射率最大 练一练 1 2015 余姚月考 观察者看见太阳从地平线升起时 关于太阳位置的下列叙述中正确的是 a 太阳位于地平线之上b 太阳位于地平线之下c 太阳恰位于地平线d 大气密度不知 无法判断 解析 太阳光由地球大气层外的真空射入大气层时要发生折射 根据折射定律 折射角小于入射角 折射光线进入观察者的眼睛 观察者认为光线来自它的反向延长线 这样使得太阳的实际位置比观察者看见的太阳位置偏低 答案 b 答案 abc 3 2014 福建理综 13 如图 一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖 o点为该玻璃砖截面的圆心 下图能正确描述其光路的是 解析 光束沿玻璃砖半径射向o点 在界面处入射角大于临界角时 发生全反射 小于临界角时 在空气中的折射角大于入射角 a正确 c错误 当光束由空气射向玻璃砖时 由发生全反射的条件可知b错误 在玻璃中的折射角应小于入射角 d错误 答案 a 4 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 解析 红光 蓝光都要发生反射 红光的折射率较小 所以红光发生全反射的临界角较蓝光大 蓝光发生全反射时 红光不一定发生 故c正确 答案 c 考点一对折射率 折射定律的理解及应用 考点梳理 典例应用 解题指导 1 射向圆柱 球 表面的光线 圆心与入射点的连线即为法线 过入射点的切线即为界面 2 由圆的有关知识确定边角关系 3 由折射定律确定折射率 或有关关系式 考点二光的全反射的理解及应用 考点梳理 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 典例应用 解题探究 解答此题的关键是画好恰好发生全反射的临界光线 再利用几何关系和全反射的条件进行计算 2014 四川理综 3 如图所示 口径较大 充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球 则 a 小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球b 小球所发的光能从水面任何区域射出c 小球所发的光从水中进入空气后频率变大d 小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大 答案 d 考点三对色散现象的理解及应用 考点梳理 1 光的色散现象 白光 或复色光 通过三棱镜后会出现由各单色光组成的按一定次序排列的彩色光带 这种现象叫色散 彩色光带叫光谱 如图所示 2 原理 棱镜对不同单色光的折射率不同 即红光折射率最小 紫光折射率最大 所以在入射角相同时 紫光比红光偏折程度大 3 各种色光的比较 典例应用 a 屏上c处是紫光b 屏上d处是红光c 屏上b处是紫光d 屏上a处是红光 解题指导 1 根据所给信息确定折射率随波长 的变化关系 2 根据各种色光的波长 确定经过三棱镜后的偏折程度 答案 d 2013 海南卷 16 2 如图 三棱镜的横截面为直角三角形abc a 30 ac平行于光屏mn 与光屏的距离为l 棱镜对红光的折射率为n1 对紫光的折射率为n2 一束很细的白光由棱镜的侧面ab垂直射入 直接到达ac面并射出 画出光路示意图 并标出红光和紫光射在光屏上的位置 求红光和紫光在光屏上的位置之间的距离 解析 光路如图所示 红光和紫光在ac面上的入射角相同 设为i 折射角分别为r1和r2 它们射到屏上的位置离o点的距离分别为d1和d2 由折射定律得n1sini sinr1 n2sini sinr2 由几何关系得i a d1 ltanr1 d2 ltanr2 考点四测定玻璃的折射率 考点梳理 一 实验目的测定玻璃的折射率 二 实验原理 三 实验器材木板 白纸 玻璃砖 大头针 图钉 量角器 三角板 铅笔 四 实验步骤1 用图钉把白纸固定在木板上 2 在白纸上画一条直线aa 并取aa 上的一点o为入射点 作过o的法线nn 3 画出线段ao作为入射光线 并在ao上插上p1 p2两根大头针 4 在白纸上放上玻璃砖 使玻璃砖的一条长边与直线aa 对齐 并画出另一条长边的对齐线bb 5 眼睛在bb 的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向 使p1的像被p2的像挡住 然后在眼睛这一侧插上大头针p3 使p3挡住p1 p2的像 再插上p4 使p4挡住p3和p1 p2的像 6 移去玻璃砖 拔去大头针 由大头针p3 p4的针孔位置确定出射光线o b及出射点o 连接o o 得线段oo 7 用量角器测量入射角 1和折射角 2 并查出其正弦值sin 1和sin 2 五 误差分析1 入射光线和折射光线确定的不准确性 2 测量入射角和折射角时的误差 六 注意事项1 玻璃砖应选用厚度 宽度较大的 2 大头针应竖直地插在白纸上 且间隔要大些 3 实验时入射角不宜过大或过小 一般在15 75 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 记忆口诀 白纸上面画边缘 然后才放玻璃砖 两针决定入射光 再插一针挡两像 两针两像成一线 去砖画图是重点 入射线 折射线 做出法线角出现 入射角 折射角 不大不小是最好 拿砖要触毛玻面 插针竖直做实验 典例应用 2012 浙江卷 在 测定玻璃的折射率 实验中 某同学经正确操作插好了4枚大头针 如图甲所示 1 根据图甲画出完整的光路图 2 对你画出的光路图进行测量和计算 求得该玻璃砖的折射率n 保留3位有效数字 3 为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象 某同学做了两次实验 经正确操作插好了8枚大头针 如图乙所示 图中p1和p2是同一入射光线上的2枚大头针 其对应出射光线上的2枚大头针是p3和 填 a 或 b 解析 1 连接两大头针1 2所在的点延长线与梯形玻璃砖上表面交于o 再连接两大头针3 4所在的点延长线与梯形玻璃砖下表面交于o 再连接oo 标上箭头以示光线传播方向 如甲图所示 行射出 是沿着大头针p4并与b方向平行射出 而光线p1p2将由梯形玻璃砖侧面出射 方向为p3和a的连线 答案 1 如解析中图甲所示 2 1 51 说明 0 03范围内都可 3 a 图乙 2012 江苏卷 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 答案 挡住c及a b的像1 8 1 6 1 9都算 对 模拟题组 1 2015 商丘模拟 空气中悬浮着一颗球形小水珠 一缕阳光水平入射 如图所示 n甲 n乙和n丙分别表示水对甲光 乙光和丙光的折射率 判断以下表述正确的是 a n甲 n乙 n丙b 波长 的关系 甲 乙 丙c 频率 的关系 甲 乙 丙d 光由水珠出射到空气的折射角关系 甲 乙 丙 解析 由图可知 丙的折射率最大 甲的折射率最小 选项a错误 根据折射率与频率的关系 丙的频率最大 甲的频率最小 选项c正确 根据频率与波长的关系 丙的波长最小 甲的波长最大 选项b错误 光由水珠出射到空气的折射角关系 甲 乙 丙 选项d错误 答案 c a i 45 光在ac面上不发生全反射b i 45 光在ac面上发生全反射c i 30 光在ac面上不发生全反射d i 30 光在ac面上发生全反射 答案 b 高考题组 3 2014 浙江理综 18 多选 关于下列光学现象 说法正确的是 a 水中蓝光的传播速度比红光快b 光从空气射入玻璃时可能发生全反射c 在岸边观察前方水中的一条鱼 鱼的实际深度比看到的要深d 分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验 用红光时得到的条纹间距更宽 答案 cd 4 2014 重庆理综 11 1 打磨某剖面如图所示的宝石时 必须将op oq边与轴线的夹角 切磨在 1 2 光线一定在op边发生全反射b 若 2 光线会从oq边射出c 若 1 光线会从op边射出d 若 1 光线会在op边发生全反射 答案 d