高考物理一轮复习 光的折射 全反射教学案.doc

光的折射 全反射 一考点整理 基本概念 1光的折射：光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向发生 的现象。 折射定律：折射光线与入射光线、法线处在同一 ，折射光线与入射光线分别位于 的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成 ，sini/sinr = n（n是常数）。 折射率：折射率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，折射率由介质本身的光学性质和光的 决定，定义式n = sin1/sin2（介质2相对介质1的折射率）。决定式n = ，因v c，故任何介质的折射率总大于1。 玻璃三棱镜对光路的控制：如图所示，光线两次折射均向底面偏折。可见光颜色由 决定，红橙黄绿蓝靛紫频率由低到高；在同一介质中折射率由小到大；在同一介质中的速度由大到小；通过同一棱镜的偏折角，由小到大，2光路可逆：在光的折射现象中，遵循光的折射定律，光路是可逆的。3全反射：光从 介质射入 介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将 ，只剩下 光线的现象。 发生全反射的条件： 光从 介质射向 介质 入射角大于等于 角。 临界角：折射角等于 时的入射角若光从光密介质（折射率为n）射向真空或空气时，发生全反射的临界角为c，则sinc = 介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。 光导纤维：光导纤维的原理是利用光的全反射。4测定玻璃的折射率 实验目的：测量玻璃的折射率，掌握光发生折射的入射角和折射角的确定方法。 实验原理：用插针法找出与入射光线ao对应的出射光线ob，确定出射点o，画出折射光线oo，然后量出入射角1和折射角2，代入公式计算折射率。 实验器材：白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖 光路图：如图所示。甲乙 实验步骤： 铺白纸、画线：如图所示，将白纸用图钉按在绘图板上，先在白纸上画出一条直线aa作为界面，过aa上的一点o画出界面的法线mn，并画一条线段ao作为入射光线；把平行玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb。 插针与测量：在线段ao上竖起地插两枚大头针p1、p2，通过玻璃砖观察大头针p1、p2的像，调整视线的方向，直到p1的像被p2档住，再观察的这一侧依次插两枚大头针p3、p4，使p3档住p1、p2的像，p4档住p1、p2的像及p3，记下p3、p4的位置；移动玻璃砖，连接p3、p4并延长交bb于o，连接oo，即为折射光线，入角度1 = aom，折射角2 =oon；角量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中；改变入射角1，重复实验步骤，列表记录相关测量数据。 数据处理： 计算法：计算每次折射率n，求出平均值； 图像法：如图甲所示； 单位圆法：如图乙所示。 注意事项： 玻璃砖应选用厚度，宽度较大的； 大头针要插得竖直，且间隔要大些； 入射角不宜过大或过小，一般在1575之间； 玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线； 实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变。 二思考与练习 思维启动 1一束单色光由空气射入玻璃，这束光的 （ ）a速度变慢，波长变短 b速度不变，波长变短c频率增高，波长变长 d频率不变，波长变长2很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是 （ ）3如图把玻璃砖放在木板上，下面垫一白纸，在白纸上描出玻璃砖的两个边a和a。然后在玻璃砖的一侧插两个大头针a、b，ab的延长线与直线a的交点为o。眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使b把a挡住如果在眼睛这一侧再插第三个大头针c，使它把a、b都挡住，插第四个大头针d，使它把前三个大头针都挡住，那么后两个大头针就确定了从玻璃砖射出的光线在白纸上描出光线的径迹，要计算玻璃砖的折射率需要测量的物理量是图中的_；为了减小实验误差，入射角应_（选填“大些”或“小些”）。 三考点分类探讨 典型问题 考点1光的折射定律及折射率的理解及应用【例1】高速公路上的标志牌常用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能将车灯照射出去的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的如图所示，反光膜内均匀分布着直径为10 m的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为，为使入射的车灯光线经玻璃珠的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射时的入射角是 （ ）a60b45c30d15【变式跟踪1】一组平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示已知光线沿直线穿过玻璃，它的入射点为o，光线的入射点为a，穿过玻璃后两条光线交于一点已知玻璃截面的圆半径为r，oa = 0.5r，玻璃的折射率n = 。求两条光线射出玻璃后的交点与o点的距离。考点2光的折射、全反射的综合应用【例2】一玻璃三棱镜，其横截面为等腰三角形，顶角为锐角，折射率为。现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜不考虑棱镜内部的反射若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧，如图所示，且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出，则顶角可在什么范围内取值。【变式跟踪2】如图所示， 空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90、半径为r的扇形oab，一束平行光平行于横截面，以45入射角照射到oa上，ob不透光，若只考虑首次入射到圆弧ab上的光，则圆弧ab上有光透出部分的弧长为 （ ）ar/6 br/4 cr/3 d5r/12考点3测定玻璃的折射率【例3】“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针a、b，在另一侧再竖直插两个大头针c、d。在插入第四个大头针d时，要使它_图示是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a是描在纸上的玻璃砖的两个边根据该图可算得玻璃的折射率n = _（计算结果保留两位有效数字）【变式跟踪3】某同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好圆柱形玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针p1和p2，然后在圆柱形玻璃砖另一侧观察，调整视线使p1的像被p2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针p3、p4，使p3挡住p1、p2的像，使p4挡住p3和p1、p2的像，在纸上标出大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图所示 在图上画出所需的光路； 为了测量出玻璃砖的折射率，需要测量的物理量有_（要求在图上标出）； 测出的折射率n = _。 四考题再练 高考试题 1【2013重庆卷】利用半圆柱形玻璃，可减小激光束的发散程度。在图示的光路中，a为激光的出射点，o为半圆柱形玻璃横截面的圆心，ao过半圆顶点。若某条从a点发出的与ao成角的光线，以入射角i入射到半圆弧上，出射光线平行于ao，求此玻璃的折射率。【预测1】一底面半径为r的半圆柱形透明体的折射率为n = ，横截面如图所示，o表示半圆柱形截面的圆心一束极窄的光线在横截面内从aob边上的a点以60的入射角入射，求该光线从进入透明体到第一次从b点离开透明体时，共经历的时间（已知真空中的光速为c，sin 35 = ；计算结果用r、n、c表示）。2【预测2】3【预测3】 五课堂演练 自我提升 12参考答案： 一考点整理 基本概念 1改变 平面内 法线 正比 频率 c/v 频率3光密 光疏 消失 反射 光密 光疏 临界 90 1/n 二思考与练习 思维启动 1a；单色光由空气射入玻璃时，根据v=c/n知，光的速度v变慢，光从一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，根据v=知光从空气射入玻璃时，波长变短，故选项a正确，选项b、c、d错误。2c；红光、蓝光都要发生反射，红光的折射率较小，所以红光发生全反射的临界角较蓝光大，蓝光发生全反射时，红光不一定发生，故c正确。3答案：和大些 解析：根据n = sin/sin分析可知，要计算玻璃砖的折射率需要测量和；因角度大一些，测量误差就会小一些，故入射角应大些。 三考点分类探讨 典型问题 例1 a；设入射角为i，折射角为，作出光路图如图所示因为出射光线恰好和入射光线平行，所以i = 2，根据折射定律有sini/sin = sin2/sin = ，所以 = 30，i = 2 = 60。变式1 两条光线的光路如图所示，设射出玻璃后的交点是p，光线从玻璃射出时的入射角为i，折射角为r，根据折射定律得：n = sini/sinr，由几何关系可得i = 30，代入得r = 60；由几何关系可得op = 2rcos 30，op = r。例2 设入射光线经玻璃折射时，入射角为i，折射角为r，射至棱镜右侧面的入射角为，根据折射定律有 sin i = nsin r 由几何关系得 = + r 当i = 0时，由 式知r = 0，有最大值m（如图），由 式得 = m 同时m应小于玻璃对空气的全反射临界角，即 sinm 1/n 由式和题给条件可得，棱镜顶角的取值范围为 0 45。变式2 b；作出如图所示的几何光路图，其中n点为从o点入射的折射光线，故圆弧nb段没有光线从ab圆弧射出，由折射定律n可知，即bon30.若在圆弧ab上的m点，折射光线发生了全反射，由sin c可得c45，由几何关系则有aom90453015，所以圆弧ab上有光透出的长度为s2rr，正确选项为b。例3 答案：挡住c及a、b的像1.8（1.61.9都算对）解析：确定出射光线时应使d挡住c和a、b的像，作图如图所示，以o为圆心，oo为半径作圆交ab于e点，根据n = sini/sinr得n = ef/ op，测量ef和op长度得n = 1.8（1.61.9均正确、方法亦有多种）。变式3 答案： 如图所示 入射角i和折射角r sini/sinr解析： 连接p1、p2并与玻璃砖相交，得到入射光线，再连接p3、p4并与玻璃砖相交，得到射出玻璃砖的光线，连接这两个交点得到光线在玻璃砖内的折射光线，如图所示 作出经过入射点的切线和法线，标出入射角i和折射角r，如图所示，实验需要测出这两个角 根据折射定律，n = sini/sinr。 四考题再练 高考试题 1折射率 n = sini/sin(i )预测1设此透明体的临界角为c，依题意sin c =