选修3-4第13章第1节.ppt

第13章光学电磁波相对论 第13章光学电磁波相对论 第1节光的折射和全反射 一 光的折射1 光的折射 光由一种介质进入另一种介质或在同一种不均匀介质中传播时 方向发生偏折的现象叫做光的折射 2 折射定律 如图13 1 1所示 图13 1 1 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 3 折射率 1 物理意义 折射率仅反映介质的光学特性 折射率大 说明光从真空射入到该介质时 偏折大 反之偏折小 二 全反射1 光密介质和光疏介质任何介质的折射率都大于1 折射率越大光在其中传播的速度就越小 两种介质相比较 折射率大的介质叫光密介质 折射率小的介质叫光疏介质 思考感悟光密介质的密度一定大吗 提示 不一定 2 全反射 光射到两种介质的界面上时 光线全部反射回到原介质内的现象叫做全反射 3 产生的条件 1 光从光密介质射到光疏介质 2 入射角 i 大于或等于临界角 C 4 临界角 光从光密介质射到光疏介质时 使折射角达到90 的入射角叫做临界角 5 全反射现象的应用 1 光导纤维 2 全反射棱镜 三 棱镜1 棱镜 通常指截面为三角形的透镜 即三棱镜 2 三棱镜利用光的折射改变光的传播路径 光从棱镜的一个侧面射入 从另一个侧面射出 出射光线将向底面 第三侧面 偏折 3 通过三棱镜看物体 看到的是物体的虚像 像的位置向顶角方向偏移 4 全反射棱镜在光学仪器中被用来改变光路 四 光的色散1 光的色散 白光通过棱镜后被分解成由红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫组成的按次序排列的彩色光谱 这就是光的色散 红光通过棱镜时偏折角 紫光偏折角 最小 最大 2 光的色散现象表明 1 白光为复色光 2 同一介质对不同色光的折射率不同 不同色光在同一介质中的传播速度不同 3 复合色光通过厚透明板也能发生色散现象 一 全反射现象的理解和应用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 光线射向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 折射角等于90 时 实际上就已经没有折射光线了 3 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全反射 4 对光疏介质与光密介质理解 1 光疏介质与光密介质是相对而言的 只有对给定的两种介质才能谈光疏介质与光密介质 没有绝对的光疏或光密介质 2 光疏介质与光密介质的界定是以折射率为依据的 与介质的其他属性 如密度等 无关 3 当光从光疏介质进入光密介质时 折射角小于入射角 当光从光密介质进入光疏介质时 折射角大于入射角 即时应用1 光导纤维的结构如图13 1 2所示 其内芯和外套材料不同 光在内芯中传播 以下关于光导纤维的说法正确的是 图13 1 2 A 内芯的折射率比外套大 光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B 内芯的折射率比外套小 光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C 内芯的折射率比外套小 光传播时在内芯与外套的界面上发生折射D 内芯的折射率与外套相同 外套的材料有韧性 可以起保护作用 解析 选A 只有当光从光密介质射向光疏介质时 才可能发生全反射 要使光在光导纤维的内芯中传播而没有能量损失 光传播过程中在内芯与外套的界面上必须发生全反射 故内芯的折射率比外套大 A正确 二 三棱镜和光的色散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13 1 3所示 图13 1 3 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 3 各种色光的比较 颜色 项目 2 平行玻璃砖与三棱镜比较 项目 类别 项目 类别 项目 类别 即时应用 图13 1 4 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 解析 选D 由公式可知 光的波长越长 折射率越小 而在太阳光的可见光范围内 从红光到紫光的波长越来越短 即折射率越来越大 所以a处是红光 d处是紫光 则A B C错误 D正确 如图13 1 5所示 一条红色光线和另一条紫色光线 以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖 其透射光线都是由圆心O点沿OC方向射出 则可知 A AO是红光B AO是紫光C AO穿过玻璃砖所需时间较长 图13 1 5 D 在双缝干涉实验中 若仅将入射光由紫光变为红光 则干涉亮条纹间距变小 思路点拨 解此题要把握三点 1 图中入射角 折射角与法线的夹角 由双缝干涉实验知 波长越长 干涉亮条纹间距越大 选项D错误 答案 BC 方法引导 光从一种介质进入另一种介质时会发生折射现象 要正确 快速地解决此类问题 首先要正确理解折射率的概念 掌握折射率与入射角 折射角 波速的关系 同时要熟练掌握各种色光的折射率的大小 满分样板8分 2011 高考海南单科卷 一赛艇停在平静的水面上 赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1 0 6m 尾部下端Q略高于水面 赛艇正前方离赛艇前端s1 0 8m处有一浮标 示意如图13 1 6所示 一潜水员在浮标前方s2 3 0m处下潜到深度为h2 4 0m时 看到标记刚好被浮标挡住 此处看不到船尾端Q 继续下潜 h 4 0m 恰好能看见Q 求 图13 1 6 1 水的折射率n 2 赛艇的长度l 可用根式表示 思路点拨 根据光的折射现象和全反射的条件画出光路图 利用几何关系求解 解题样板规范步骤 该得的分一分不丢 1 作出从P点发出的一条光线经浮标处折射进入水中 到达深度h2