高中物理 第四章 光的折射 章末总结课件 教科版选修34 .ppt

第四章光的折射 章末总结 网络构建区 光的折射 光的全反射 光的折射 现象 光从一种介质进入另一种介质时 传播方向发生变化 折射定律 折射率 物理意义公式 n 实验 测定玻璃的折射率 光的全反射 现象 光从光密介质射到光疏介质的界面时 被反射回原介质的现象 条件 光密介质 光疏介质入射角临界角c sinc 应用 光纤通信 全反射棱镜 全部 大于或等于 学习探究区 一 光的折射定律 全反射规律的应用 二 测折射率的方法 三 光的波速 折射率与频率的综合应用 一 光的折射定律 全反射规律的应用 返回 几何光学是以光线为工具研究光的传播规律 所以解决几何光学问题的关键是根据 光的传播规律 画出光路图 然后再利用几何学知识 寻找相应的边角关系 1 几何光学主要包括四条原理 光的直线传播规律 光的反射定律 光的折射定律 光路可逆原理 其中折射定律 不同色光的折射率 全反射现象是高考的重点和热点 解题时常用的三个公式 返回 折射率与速度的关系 n 全反射的临界角 sinc 2 注意法线的画法 法线画成虚线 法线垂直于界面 如果界面是圆面 那应该垂直于圆的切线 即法线沿半径指向圆心 一 光的折射定律 全反射规律的应用 返回 例1 2012 山东 37 2 如图1所示 一玻璃球体的半径为r o为球心 ab为直径 来自b点的光线bm在m点射出 出射光线平行于ab 另一光线bn恰好在n点发生全反射 已知 abm 30 求 玻璃的折射率 球心o到bn的距离 一 光的折射定律 全反射规律的应用 图1 返回 解析 设光线bm在m点的入射角为i 折射角为r 由几何知识可知i 30 r 60 根据折射定律得n 代入数据得n 光线bn恰好在n点发生全反射 则 bno为临界角c sinc 设球心到bn的距离为d 由几何知识可知 d rsinc联立解得d r 答案 r 一 光的折射定律 全反射规律的应用 返回 一 光的折射定律 全反射规律的应用 例2如图2所示 某种透明物质制成的直角三棱镜abc a等于30 一束光线在纸面内垂直ab面射入棱镜 发现光线刚好不能从bc面射出 而是最后从ac面射出 求 1 透明物质的折射率n 2 光线从ac面射出时的折射角 结果可以用 的三角函数表示 图2 返回 一 光的折射定律 全反射规律的应用 解析 1 由题意可知 光线从ab面垂直射入 恰好在bc面发生全反射 光线最后从ac面射出 光路图如图所示 设该透明物质的临界角为c 由几何关系可知 返回 一 光的折射定律 全反射规律的应用 2 由几何关系知 30 由折射定律知n 解得 sin arcsin答案 1 2 arcsin 二 测折射率的方法 返回 测折射率常见的方法有成像法 插针法及全反射法 不管哪种方法其实质相同 由折射定律知n 只要确定出入射角 1及折射角 2即可测出介质的折射率 下面以测定水的折射率为例对上述方法举例说明 二 测折射率的方法 1 成像法原理 利用水面的反射成像和水的折射成像 方法举例 如图3所示 在一盛满水的烧杯中 紧挨杯口竖直插一直尺 在直尺的对面观察水面 能同时看到直尺在水中的部分和露出水面部分的像 若从p点看到直尺在水下最低点的刻度b的像b 折射成像 恰好跟直尺在水面上刻度a的像a 反射成像 重合 读出ac bc的长 量出烧杯内径d 即可求出水的折射率 返回 图3 二 测折射率的方法 2 插针法原理 光的折射定律 方法举例 如图4所示 取一方木板 在板上画出互相垂直的两条线ab mn 从它们的交点o处画直线op 使 pon 45 在直线op上的p q两点垂直插两枚大头针 把木板放入水中 使ab与水面相平 mn与水面垂直 在水面上观察 返回 图4 二 测折射率的方法 调整视线使p的像被q的像挡住 再在木板s t处各插一枚大头针 使s挡住q p的像 t挡住s及q p的像 从水中取出木板 画出直线st 量出图中的角 1 2 则水的折射率n sin 1 sin 2 3 全反射法原理 全反射现象 图5 返回 二 测折射率的方法 方法举例 在一盛满水的大玻璃缸下面放一发光电珠 如图5所示 在水面上观察 看到一圆的发光面 量出发光面直径d及水深h 则水的折射率n 返回 二 测折射率的方法 例3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6所示 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 返回 图6 二 测折射率的方法 解析据题意可知入射角为 90 1 折射角为 90 2 则玻璃的折射率为n 玻璃砖越宽 光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定 测量结果越准确 故应选用宽度大的玻璃砖来测量 返回 三 光的波速 折射率与频率的综合应用 返回 例4半圆形玻璃砖横截面如图7所示 ab为直径 o点为圆心 在该界面内有a b两束单色可见光从空气垂直于ab射入玻璃砖 两入射点到o点的距离相等 两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示 则a b两束光 图7 三 光的波速 折射率与频率的综合应用 返回 a 在同种均匀介质中传播 a光的传播速度大b 以相同的入射角从空气斜射入水中 b光的折射角大c 从同一介质以相同的入射角射向空气 若a光不能进入空气 则b光也不能进入空气d a光的频率大于b光的频率 三 光的波速 折射率与频率的综合应用 返回 解析由于两束光的入射点到o点的距离相等 因此它们在半圆边界上的入射角相同 由于b光发生全反射 而a光能够折射 说明b光的全反射临界角小于a光的全反射临界角 由n 可知 b光在介质中的折射率大于a光在介质中的折射率 所以b光的频率比a光的频率高 由v 可知 在同种介质中a光的传播速度大 a项正确 d项错误 三 光的波速 折射率与频率的综合应用 返回 以相同的入射角从空气斜射入水中 b光的折射程度大 折射角小 b项错误 由于b光全反射临界角小 所以c项正确 答案ac 自我检测区 1 2 3 4 1 光的折射定律 一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖 经折射分成两束单色光a b 已知a光的频率小于b光的频率 下列光路图中可能正确的是 1 2 3 4 解析由于a光的频率小于b光的频率 a光在玻璃中的折射率小于b光在玻璃中的折射率 由两种单色光进入玻璃后偏折程度不同且玻璃砖两平面平行 可判定b正确 答案b 1 2 3 4 1 2 3 4 图8 1 2 3 4 3 对全反射的理解 如图9所示 扇形aob为透明柱状介质的横截面 圆心角 aob 60 一束平行于角平分线om的单色光由oa射入介质 经oa折射的光线恰平行于ob 1 求该介质的折射率 2 折射光线中恰好射到m点的光线 填 能 或 不能 发生全反射 1 2 3 4 图9 解析依题意作出光路图 1 由几何知识可知 入射角i 60 折射角r 30 根据折射定律得n 代入数据解得n 1 2 3 4 2 不能 由图中几何关系可知 射到m点的光线的入射角 30 sin30 故不能发生全反射 1 2 3 4 4 2014 新课标 34 2 一厚度为h的大平板玻璃水平放置 其下表面贴有一半径为r的圆形发光面 在玻璃板上表面放置一半径为r的圆纸片