高考物理一轮复习 第15章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 第3讲 光的折射 全反射课件 新人教版选修34.ppt

第十五章机械振动与机械波光电磁波与相对论 选修3 4 第3讲光的折射全反射 知识梳理自测 1 折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向 的现象 光的折射定律折射率 改变 2 折射定律 1 内容 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 入射角的正弦与折射角的正弦 2 表达式 n12 式中n12是比例常数 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 的正弦与 的正弦的比值 同一平面 两侧 成正比 可逆 入射角 折射角 光学 频率 大于 1 全反射 观察如图折射光路 将空格填充 1 全反射的条件 光从 介质射入 介质 入射角 临界角 2 全反射现象 折射光完全消失 只剩下 全反射光的色散 光密 光疏 大于或等于 反射光 折射角 2 光的色散 1 色散现象 白光通过三棱镜会形成 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 紫光的折射角 红光的偏折角 由红到紫 不同 最大 最小 思维辨析 1 无论是折射光路 还是全反射光路都是可逆的 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 若光从空气中射入水中 它的传播速度一定增大 4 在同一种介质中 光的频率越大 折射率越大 答案 1 2 3 光从空气中射入水中 它的传播速度一定减小 4 cd 解析 介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量 由介质本身和光的频率共同决定 与入射角 折射角无关 故选项a b均错 由于真空中的光速是一个定值 故n与v成反比是正确的 选项c正确 由于v f 当f一定时 v与 成正比 又n与v成反比 故n与 也成反比 选项d正确 bd a 解析 光从玻璃砖射向空气时 如果入射角大于临界角 则发生全反射 如果入射角小于临界角 则在界面处既有反射光线 又有折射光线 但折射角应大于入射角 选项a正确 选项c错误 当光从空气射入玻璃砖时 在界面处既有反射光线 又有折射光线 且入射角大于折射角 选项b d错误 d 解析 光从水里射入空气发生折射 入射角相同时 折射率越大 折射角越大 从水面上看光源越浅 红灯发出的红光的折射率最小 看起来最深 设光源的深度为d 光的临界角为c 则光能够照亮的水面面积大小为s dtanc 2 可见 临界角越大 照亮的面积越大 各种色光中 红光的折射率最小 临界角最大 所以红灯照亮的水面面积较大 选项d正确 核心考点突破 折射定律的理解与应用 2 本质理解 折射率由介质本身性质决定 与入射角的大小无关 折射率与介质的密度没有关系 光密介质不是指密度大的介质 光疏介质不是指密度小的介质 3 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 解题探究 1 如何确定玻璃体内的折射光线和反射光线 2 如何确定玻璃体的折射率 3 如何求光在玻璃球内的传播时间 类题演练1 b 解析 由图可知 在入射角相同的情况下 光线a的偏折程度小于光线b的偏折程度 因此玻璃对光线a的折射率小于对光线b的折射率 故选项a d错误 由于折射率越大的光频率越高 因此光线a的频率小于光线b的频率 由c f可知光线a的波长大于光线b的波长 因此选项b正确 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 光的折射 全反射的综合应用 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 答案 1 在上表面不会发生全反射 2 入射角大于临界角 名师归纳 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 类题演练2 实验 测定玻璃的折射率 2 注意事项 实验时 应尽可能将大头针竖直插在纸上 且p1和p2之间 p3和p4之间 p2与o p3与o 之间距离要稍大一些 入射角 1不宜太大 接近90 也不宜太小 接近0 太大时反射光较强 出射光较弱 太小时入射角 折射角测量的相对误差较大 操作时 手不能触摸玻璃砖的光学面 更不能把玻璃砖界面当尺子画界线 实验过程中 玻璃砖与白纸的相对位置不能改变 2 数据处理的三种方法 1 单位圆法 以入射点o为圆心 以一定长度r为半径画圆 交入射光线oa于e点 交折射光线oo 于e 点 过e作nn 的垂线eh 过e 作nn 的垂线e h 如图所示 解题探究 1 如何确定两次折射的法线 2 怎样确定折射光线 3 如何求圆形玻璃砖的折射率 答案 1 连接p1p2交圆于a点 连接oa 则oa所在的直线即为第一次折射的法线 连