高考物理总复习 3光的折射 全反射课件 新人教版选修34.ppt

第3单元光的折射全反射 一 光的直线传播1 光源光源是能自行发光的物体 它的特点是能将其他形式的能转化为光能 光在介质中的传播就是能量的传播 例1 2011 四川 下列说法正确的是 a 甲乙在同一明亮空间 甲从平面镜中看见乙的眼睛时 乙一定能从镜中看见甲的眼睛b 我们能从某位置通过固定的任意透明的介质看见另一侧的所有景物c 可见光的传播速度总是大于电磁波的传播速度d 在介质中光总是沿直线传播 解析 根据光路的可逆性甲从平面镜中看见乙的眼睛时 乙一定能从镜中看见甲的眼睛 由于光的折射 通过透明的介质观察景物时总是存在一定的视角 其边缘光学是全反射的临界光学 可见光和电磁波在真空中的传播速度相等 在单一均匀介质中光才能沿直线传播 所以只有a项正确 答案 a 二 光的折射1 折射现象光从一种介质进入另一种介质时 在分界面上光路发生改变的现象 例2 2013 浙江 与通常观察到的月全食不同 小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时 看到整个月亮是暗红的 小虎画了月全食的示意图 并提出了如下猜想 其中最为合理的是 a 地球上有人用红色激光照射月球b 太阳照射到地球的红光反射到月球c 太阳光中的红光经地球大气层折射到月球d 太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹 解析 照亮月球所需的光源的能量巨大 人为产生的红色激光不足以照亮月球 a选项不合理 月全食是月食的一种 当月亮 地球 太阳完全在一条直线上的时候 整个月亮全部走进地球的影子里 月亮表面昏暗 形成月全食 地球挡住了太阳射向月球的光 不是反射的光 但是还会有部分光线通过地球大气层发生折射 所以会有部分地球大气层折射后的红色光射向月亮 这就让我们看到了 红月亮 故b选项错 c选项正确 月球整体为暗红色 不是干涉条纹 故d选项错误 答案 c 触类旁通 假设地球表面不存在大气层 那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比 a 将提前b 将延后c 在某些地区将提前 在另一些地区将延后d 不变 解析 如图所示 a是太阳射出的一束光线 由真空射向大气层发生折射 沿b方向传播到p点 在p点的人便看到太阳 如果无大气层 光束便沿a直线传播 同样的时刻在p点便看不到太阳 须等太阳再上升 使a光束沿b线方向时 才能看到太阳 故没有大气层时看到日出的时刻要比有大气层时延迟 答案 b 学法指导 注意比较这两道高考题 同一个知识点 通过不同的天文情景来考查 请思考还有哪些天文现象与光的折射有关 例3 光线以入射角 1从空气射向折射率n 的透明介质表面 如图所示 1 当入射角 1 45 时 求反射光线与折射光线间的夹角 2 当入射角 1为何值时 反射光线与折射光线间的夹角 90 2是折射角 v1 v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度 超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同 已知v2 0 9v1 入射点与出射点之间的距离是d 入射角为i 肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行 则肿瘤离肝脏表面的深度h为 答案 d 学法指导 本题考查角度新颖 有创新性 解答几何光学的关键是正确画出 光路图 充分利用几何关系求解 三 全反射1 定义光从光密介质射向光疏介质 当入射角增大到某一角度 使折射角达到90 时 折射光完全消失 只剩下反射光的现象 2 条件 1 光从光密介质射向光疏介质 2 入射角大于或等于临界角 例5 夏天海面上 下层空气的温度比上层低 我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的 远处的景物发出的光线由于不断被折射 越来越偏离原来的方向 以致发生全反射 人们逆着光线看去就出现了蜃景 如图所示 则下列说法中正确的是 a 海面上 上层空气的折射率比下层空气的折射率要小b 海面上 上层空气的折射率比下层空气的折射率要大c a是蜃景 b是景物d b是蜃景 a是景物 解析 夏天海面上的下层空气温度比上层低 密度比上层大 折射率也比上层大 我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的 远处的山峰 船舶 楼房 人等发出的光线射向空中时 由于不断被折射 越来越偏离法线方向 进入上层空气的入射角不断增大 以致发生全反射 光线反射到地面 人们逆着光线看去 就会看到远方的景物悬在空中 即蜃景 故a c项正确 b d项错误 答案 ac 四 全反射棱镜1 特点 截面为等腰直角三角形 2 对光路的控制作用 1 入射光线垂直入射直角面 光路改变90 2 入射光线垂直入射斜面 光路改变180 如图所示 例6 自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理 它虽然本身不发光 但在夜间骑车时 从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后 会有较强的光被反射回去 使汽车司机注意到前面有自行车 尾灯由透明介质做成 其外形如图所示 下列说法中正确的是 a 汽车灯光应从左面射过来 在尾灯的左表面发生全反射b 汽车灯光应从左面射过来 在尾灯的右表面发生全反射c 汽车灯光应从右面射过来 在尾灯的右表面发生全反射d 汽车灯光应从右面射过来 在尾灯的左表面发生全反射 解析 要发生全反射 光线必定由光密介质射向光疏介质 所以d选项正确 答案 d 学法指导 全反射棱镜对光路的控制作用要熟记 同时还要熟悉全反射棱镜在日常生活中的应用 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 解析 白色光经过三棱镜后产生色散现象 在光屏由上至下 a b c d 依次为红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 由于紫光的折射率最大 所以偏折最大 红光的折射率最小 则偏折程度最小 故屏上a处为红光 屏上d处是紫光 d项正确 答案 d 触类旁通 2011 全国 雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹 设水滴是球形的 如图中的圆代表水滴过球心的截面 入射光线在过此截面的平面内 a b c d代表四条不同颜色的出射光线 则它们可能依次是 a 紫光 黄光 蓝光和红光b 紫光 蓝光 黄光和红光c 红光 蓝光 黄光和紫光d 红光 黄光 蓝光和紫光 解析 由折射图象 可知a光的偏折程度最大 说明水滴对a的折射率最大 故a的频率最大 由v f可知 a的波长最小 abcd偏折程度依次减小 故为紫光 蓝光 黄光和红光 答案 b 一 介质折射率的测量 例1 如图所示 将刻度尺直立在装满某种透明液体的宽口瓶中 液体未漏出 从刻度尺上a b两点射出的光线ac和bc在c点被折射和反射后都沿直线cd传播 已知刻度尺上相邻两根长刻度线间的距离为1cm 刻度尺右边缘与宽口瓶右内壁间的距离d 2 5cm 由此可知 瓶内液体的折射率n 可保留根号 解析 由反射定律可知 b点的对称点b 是刻度尺上2点 因此 从d点看b的像为刻度尺上2点 从题意可知 a点的光线也沿cd传到d点 故根据光路的可逆性可判断出入射角 1 折射角 2 如图所示 触类旁通 如图所示 有一长方形容器 高为30cm 宽40cm 在容器的底部平放着一把长40cm的刻度尺 眼睛在oa延长线上的e点观察 视线沿着ea斜向下看恰能看到尺的左端零刻度 现保持眼睛的位置不变 向容器内倒入某种液体且满至容器口 这时眼睛仍沿ea方向观察 恰能看到尺上20cm的刻度 此种液体的折射率为 可保留根号 二 平行玻璃砖对光路的控制作用1 不改变光的传播性质 即光线方向不变 对单色光束宽度不变 入射光线为平行光线 从玻璃砖的出射光线也是平行光线 入射光线发散 出射光线也发散 2 出射光线对入射光线而言发生侧移 向 小角 方向偏移 所谓 小角 指入射光线与玻璃砖上表面间夹角 如图所示 3 如图所示 s 就是s的像 为什么 你能自己说明吗 成虚像 以上三条也是测定玻璃折射率实验首先具备的知识 例2 在一折射率为n 厚度为d的玻璃平板上方的空气中有一点光源s 从s发出的光线sa以角度 入射到玻璃板上表面 经玻璃板后从下表面射出 如图所示 若沿此光线传播的光 从光源到玻璃板上表面传播时间与在玻璃板中的传播时间相等 点光源s到玻璃上表面的垂直距离l应是多少 学法指导 对几何光学方面的问题 要巧妙利用光路图或有关几何图形进行分析 再配合几何光学公式 将一个物理问题转化为一个几何问题来处理 这样就显得直观 形象 易于发现隐含条件 有利于启迪思维 理顺思路 例1 为了观察门外情况 有人在门上开一小圆孔 将一块圆柱形玻璃嵌入其中 圆柱体轴线与门面垂直 从圆柱底面中心看出去 可以看到的门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角 已知该玻璃