高考物理总复习 第4讲 光的折射 全反射课件 新人教版选修34.ppt

对应学生用书p242 一 光的折射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 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 同一平面 两侧 成正比 可逆 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 2 物理意义 折射率仅反映介质的特性 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 入射角 折射角 光学 频率 大于 4 光密介质与光疏介质 1 光密介质 折射率的介质 2 光疏介质 折射率的介质 3 光密介质和光疏介质是 同种介质相对不同介质可能是光密介质 也可能是光疏介质 较大 较小 相对的 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 二 全反射全反射 1 条件 光从光密介质射入 入射角临界角 2 现象 折射光完全消失 只剩下 3 临界角 折射角等于90 时的入射角 用c表示 sinc 光疏介质 大于或等于 反射光 4 应用 全反射棱镜 光导纤维 如图 1 全反射的理解 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 光的全反射现象遵循光的反射定律 光路是可逆的 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 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 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 光导纤维a 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 b 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 三 色散现象光的色散 1 色散现象 白光通过三棱镜会形成由到七种色光组成的彩色光谱 如图 红 紫 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 当它们射出另一个界面时 紫光的偏折角 红光偏折角 最大 最小 各种色光的比较 光的折射问题的分析方法 光的折射问题涉及的主要类型有光路作图 估算视深 折射率的测定 全反射判断 色散及相关计算等 在分析解题时 首先要注意确定临界角 看是否会发生全反射 其次注意根据折射定律及相应规律 作出光路图 最后运用有关公式或几何关系进行相应计算 总之 要注重问题的条件分析 综合运用相关知识求解 思路启迪 答案 60 应用光的折射定律解题的一般思路 1 一定要画出比较准确的光路图 分析边界光线或临界光线 2 利用几何关系和光的折射定律求解 3 注意在折射现象中 光路是可逆的 答案 2 1m 1 6 2 6m都算对 解答全反射类问题时要抓住发生全反射的条件 利用好光路图中的临界光线 准确判断出全反射的光路是解题的关键 因此解题时应根据题意分析光路 即入射点 入射光线 全反射光线 作出光路图 根据数据计算反射角 折射角 临界角 算一步画一步 画一步再根据需要算一步 把计算和作图有机地结合起来 一般地 题设要求光线射出的范围类问题 都是通过临界角先找出临界光线 然后再依据几何关系 求得光线射出的范围 在解答有关色散问题时 画出边界光即红光和紫光的传播方向 并注意红光的临界角大于紫光的临界角 把发生全反射的顺序定好 往往是解题的关键 一束白光垂直入射到ac面上 在ab面上发生全反射 若光线入射点o的位置保持不变 改变光线的入射方向 不考虑自bc面反射的光线 a 使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转 如果有色光射出ab面 则红光将首先射出b 使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转 如果有色光射出ab面 则紫光将首先射出c 使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转 红光将首先射出ab面 d 使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转 紫光将首先射出ab面 思路启迪 1 明确各种色光折射率的大小关系 2 比较白光转动时各色光折射角的大小 3 明确各色光在ab面上入射角变化 4 根据临界角大小作出判断 尝试解答 白光垂直入射ac面后直射到ab面 入射角为45 发生全反射说明棱镜的临界角c 45 这是对从红光到紫光的所有色光说的 当入射光顺时针偏转时 在ac面上发生色散 不同色光折射率不同 红光偏折小 紫光偏折大 如右图所示 射到ab面上时红光入射角小 紫光入射角大 但它们都小于45 另一方面 棱镜对红光的临界角比紫光的临界角大 因此 入射光顺时针逐渐偏转时 在ab面上红光的入射角将首先小于临界角而射出ab面 如果入射光逆时针偏转 则经ac面上的红光 紫光的入射角都大于45 都发生全反射而不可能从ab面射出 答案 a 2011 福建卷 如右图所示 半圆形玻璃砖置于光屏pq的左下方 一束白光沿半径方向从a点射入玻璃砖 在o点发生反射和折射 折射光在光屏上呈现七色光带 若入射点由a向b缓慢移动 并保持白光沿半径方向入射到o点 观察到各色光在光屏上陆续消失 在光带未完全消失之前 反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是 a 减弱 紫光b 减弱 红光c 增强 紫光d 增强 红光 解析 随着入射角增大 折射光减弱 反射光增强 紫光的折射角先达到90度 所以紫光最早消失 答案 c 此玻璃的折射率为1 5 p为一贴近玻璃砖放置的 与ab垂直的光屏 若一束宽度与ab边长度相等的平行光从ab边垂直射入玻璃砖 则 a 从bc边折射出一束宽度与bc边长度相等的平行光b 屏上有一亮区 其宽度小于ab边的长度c 屏上有一亮区 其宽度等于ac边的长度d 当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时 屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大 易错分析 不会画光路图 找不出入射角 折射角 不能判定是否能发生全反射现象 以至于画不出在屏上的亮度区域 错选a项 漏选b项 如右图所示 两块足够长 上下表面平行的玻璃砖m n平行放置 且对同种色光的折射率nm nn 两束单色光a b在m的上表面的同一点入射 经折射后形成复合光束c 则下列说法正确的是 a b光在玻璃砖m或n的下表面可能会发生全反射b a光从玻璃砖n下表面射出时的光线一定与其在m上表面的入射光线平行c a光的频率比b光的频率低d 经玻璃砖n折射后a光在b光的右侧 解析 不论折射率多大 光能从平行玻璃砖的上表面射入 就一定能从下表面射出 且出射光线平行于入射光线 不会发生全反射 a错b对 由题图可知 玻璃砖m对a光的折射率比b光小 折射率小的光的频率低 即a光的频率比b光的频率低 c正确 两光束从m射出后与各自的入射光线平行 射入玻璃砖n后a光在b光左侧 所以从玻璃砖n射出时仍然是a光在b光左侧 如右图所示 d错 答案 bc 对应学生用书p245 1 2012 泰安检测 如右图所示 a b两束不同的单色光平行地从空气射入水中 发生折射 则下述结论正确的是 a 水对光束a的折射率较大b 水中光束b的速度较小c 光束a的频率较大d 若从水中射向空气发生全反射 光束a的临界角较光束b的临界角大 解析 在水中 光束b的偏折大 其折射率较大 选项a错误 光束b在水中的折射率较大 根据关系式v c n可知 其在水中的速度较小 选项b正确 光束b的折射率较大 频率较大 选项c错误 根据公式sinc 1 n可知 光束a的折射率n较小 临界角较大 选项d正确 本题答案为bd 答案 bd 2 2012 宁波八校联考 如右图所示是一观察太阳光谱的简易装置 一加满清水的碗放在有阳光的地方 将平面镜m斜放入水中 调整其倾斜角度 使太阳光经水面折射再经水中平面镜反射 最后由水面折射回空气射到室内白墙上 即可观察到太阳光谱的七色光带 逐渐增大平面镜的倾斜角度 各色光将陆续消失 则此七色光带从上到下的排列顺序以及最先消失的光分别是 a 红光 紫光 红光b 紫光 红光 红光c 红光 紫光 紫光d 紫光 红光 紫光 解析 由于可见光中红光折射率最小 全反射临界角最大 所以七色光带从上到下的排列顺序为红光 紫光 最先消失的光是紫光 选项c正确 答案 c 3 2012 南京质检 如右图所示 有一束