高考物理一轮 12.1光的折射、全反射课件.ppt

第十二章光电磁波与相对论 从考纲要求来看 重在理解光在传播过程中的折射 全反射 知道光的干涉 衍射和偏振现象 掌握光的折射定律 会测量介质的折射率 光波的波长 了解在科技 生产生活中有关的光现象及其应用 从高考大纲对电磁场电磁波及相对论的要求 以及本章的知识结构来看 在2013年的高考中 预计纯粹的电磁场和电磁波的题目会很少 但可能会出现以电磁波内容为背景来考查波的传播和辐射能量的问题 相对论部分为选考内容 但作为选修3 4中的一章 出题的可能性比以前增大了 从考试大纲的要求看 对光的折射及其规律的掌握要求较高 从近几年的高考题看 也基本是围绕光的折射来命题 有关范围 传播时间问题是热点 特别是折射 全反射问题的命题率较高 而光的波动性现象问题也间歇性出现 多与干涉条纹间距及移动有关 还涉及衍射偏振等现象 分析不同频率的光在介质传播时产生的不同现象 对实验的考查也不容忽视 对这部分内容的考查多以选择题的形式出现 如2011安徽第15题 2011全国卷 第16题 2011北京第14题等 在新课程高考中也较多的以计算题的形式出现 如 2011海南18模块3 4试题 2 2011全国理综第34题选修3 4 2 2011山东第37题3 4 2 2012北京第14题 天津第6题 四川第18题 江苏第12题 全 国第16题 重庆第22题 江苏第12题 全国第34题等 相对论是高中教材中的新内容 其目的是要让学生了解相对论 了解两种时空观 考试的重点放在概念的了解和掌握 对相对论的考查难度不会很大 多以基础知识的基本应用为主 多以选择 填空题的形式出现 第1节光的折射全反射 1 光的折射现象 光射到两种介质的分界面上时 一部分光进入到另一种介质中去 光的的现象叫做光的折射 2 光的折射定律 折射光线与入射光线 法线处于同一平面内 折射光线与入射光线分别位于法线两侧 入射角的正弦与折射角的正弦 3 在折射现象中 光路是的 成正比 可逆 传播方向发生改变 一 光的折射 真空 大于1 光密 光疏 1 光照射到两种介质界面上时 光线全部被反射回原介质的现象称为全反射现象 2 发生全反射的条件 光线从介质斜射向介质 入射角临界角 光密 光疏 大于或等于 某种介质 真空或空气 4 光导纤维 主要应用 a 内窥镜b 光纤通信 二 光的全反射 1 常用的棱镜是横截面为三角形的三棱镜 通常简称为棱镜 2 棱镜对光线的控制作用让一束单色光从空气射向玻璃棱镜的一个侧面 经过两次折射而从另一侧面射出时 将向棱镜的底部方向偏折 如图所示 三 棱镜 3 全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜 在光学仪器里 常用来代替平面镜 改变光的传播方向 如图所示 这种棱镜主要用于光学仪器 如望远镜 中用来改变光路 1 光的色散 复色光分解成单色光的现象 2 白光通过棱镜后会发生光的色散现象 表明白光为复色光 各种色光通过棱镜后 红光偏折角度最 紫光的偏折角度 偏折角度不同 表明同一介质对不同色光的折射率不同 对红光的折射率 对紫光的折射率 由此可知 不同色光在同一介质中的传播速度也不同 其中红光的传播速度 紫光的传播速度 小 大 最小 最大 最大 最小 四 光的色散 题型一 光的折射定律的应用例1 2011全国 一半圆柱形透明物体横截面如图所示 底面aob镀银 o表示半圆截面的圆心 一束光线在横截面内从m点入射 经过ab面反射后从n点射出 已知光线在m点的入射角为30 moa 60 nob 30 求 1 光线在m点的折射角 2 透明物体的折射率 思路点拨 利用光的反射定律 正确画出光路图 由几何知识 圆的知识 相似三角形知识 找出角度关系式是解题的关键 方法与知识感悟 光的折射问题 解题的关键在于正确画出光路图 找出几何关系 解题的一般步骤如下 1 根据题意正确画出光路图 2 根据几何知识正确找出角度关系 3 依光的折射定律列式求解 题型二 光的全反射及临界角的应用 例2如图所示 用折射率n 的玻璃做成内径为r 外径为r的半球形空心球壳 一束平行光射向此半球的外表面 与中心对称轴oo 平行 试求 1 球壳内部有光线射出的区域 2 要使球壳内部没有光线射出 至少用多大的遮光板 如何放置才行 方法与知识感悟 解答这一类问题要抓住折射定律和全反射的条件 在分析 研究光路时 常要假设某一条光线恰能符合题意要求 再据此画出其反射 折射或全反射的光路图 进行推断 求解 思路点拨 熟悉七色光的波长大小关系 从而确定它们在同一介质的折射率大小关系是解题的关键 解析 白色光是由红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫七色光组成的复色光 其中红光波长最长 紫光波长最短 由科西公式可知 红光的折射率最小 紫光的折射率最大 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 屏上a处为红光 屏上d处是紫光 d正确 答案 d 答案 紫光 红 橙 方法与知识感悟 对于光的色散问题 解题的关键是熟悉七色光的各物理量的大小关系 各种色光的比较 1 2012北京 一束单色光经由空气射入玻璃 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 a 2 如图所示 放在空气中折射率为n的平行玻璃砖 表面m和n平行 p q两个面相互平行且与m n垂直 一束光射到表面m上 光束不与m平行 则 a 如果入射角大于临界角 光在表面m发生全反射b 无论入射角多大 光在表面m都不会发生全反射c 光可能在表面n发生全反射d 由于m与n平行 光只要通过m就不可能在表面n发生全反射 bd b 1 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 ac 巩固基础 d 3 频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后 其光路如图所示 下列说法正确的是 a 单色光1的波长小于单色光2的波长b 在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度c 单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间d 单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 ad b 提升能力 5 自行车上的红色尾灯不仅是装饰品 也是夜间骑车的安全指示灯 它能把来自后面的光线反射回去 某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜 折射率n 组成 棱镜的横截面如图所示 一平行于横截面的光线从o点垂直ab边射入棱镜 先后经过ac边和cb边反射后 从ab边的o 点射出 则出射光线是 a 平行于ac边的光线 b 平行于入射光线的光线 c 平行于cb边的光线 d 平行于ab边的光线 b 解析 光线经两次全反射平行于入射光线射出 选b 6 2012天津 半圆形玻璃砖横截面如图 ab为直径 o点为圆心 在该截面内有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 a 在同种均匀介质中传播 a光的传播速度较大b 以相同的入射角从空气斜射入水中 b光的折射角大c 若a光照射某金属表面能发生光电效应 b光也一定能d 分别通过同一双缝干涉装置 a光的相邻亮条纹间距大 acd 7 2012四川 a b两种单色光组成的光束从介质进入空气时 其折射光束如图所示 用a b两束光 a 先后照射双缝干涉实验装置 在缝后屏上都能出现干涉条纹 由此确定光是横波b 先后照射某金属 a光照射时恰能逸出光电子 b光照射时也能逸出光电子c 从同一介质以相同方向射向空气 其界面为平面 若b光不能进入空气 则a光也不能进入空气d 从同一介质以相同方向射向空气 其界面为平面 a光的反射角比b光的反射角大 c 8 2012山东 如图所示 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 1 玻璃的折射率 2 球心o到bn的距离 9 如图为一均匀的柱形透明体 折射率n 2 1 求光从该透明体射向空气时的临界角 2 若光从空气中入射到透明体端面的中心上 试证明不论入射角为多大 进入透明体的光线均不能从侧面 泄漏出去 10 如图所示 真空中有一下表面镀反射膜的平行玻璃砖 其折射率n 一束单色光与界面成 45 角斜射到玻璃砖表面上 最后在玻璃砖的右侧面竖直光屏上出现两个光点a和b a和b相距h 2 0cm 已知光在真空中的传播速度c 3 0 108m s 试求 1 该单色光在玻璃砖中的传播速度 2 该单色光射入玻璃砖时的折射角 3 玻璃砖的厚度d 11 如图所示是一块用折射率n 2的玻璃制成的透明体的横截面 ab是半径为r的圆弧 ac边与bc边垂直 aoc 60 当一束平行黄色光垂直照到ac上时 ab部分的外表面只有一部分是光亮的 其