优化探究高考物理一轮复习 13.1光的折射 全反射课件.ppt

第十三章光学 明考情 高效备考 第1单元光的折射全反射 基础探究 光的折射与折射率 填一填 1 折射光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向的现象 2 折射定律 如图 1 内容 折射光线与入射光线 法线处在同一平面内 折射光线与入射光线分别位于法线的两侧 入射角的正弦与折射角的正弦成 改变 正比 3 折射率 1 定义 光从射入某种介质发生折射时 入射角的正弦与折射角的正弦之比 叫做这种介质的绝对折射率 简称折射率 3 物理意义折射率是表示光线从一种介质进入另一种介质时 发生程度的物理量 与入射角 1及折射角 2大小关 真空 偏折 无 3 0 108 小于 想一想 已知介质对某单色光的临界角为c 则介质对单色光的折射率为多少 单色光在该介质中传播速度为多少 此单色光在该介质中的波长是多少 全反射和光的色散现象 填一填 1 全反射 1 条件 光从介质射入介质 入射角临界角 2 现象 折射光完全消失 只剩下反射光 3 临界角 折射角等于90 时的入射角 用c表示 sinc 4 应用 全反射棱镜 光导纤维 如图 光密 光疏 2 光的色散 1 色散现象白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱 如图 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 当它们射到另一个界面时 紫光的偏折角 红光偏折角 最大 最小 基础自测1 关于光的反射和折射 以下说法不正确的是 a 光发生反射时 光的传播方向一定改变b 光发生反射时 光的传播方向可能偏转90 c 光发生折射时 一定伴有反射现象d 光发生反射时 一定伴有折射现象解析 光发生反射时 光的传播方向一定改变 a正确 当入射角等于45 时 反射角也为45 光线偏转了90 b正确 当发生折射时 一定伴随反射现象 而当光发生全反射现象时 只有反射而无折射现象 故c说法正确 d错 答案 d 答案 d 3 如图 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 答案 c 答案 c 互动探究 1 折射率的意义是什么 折射率的大小由什么因素决定 2 解答光的折射问题时需要注意什么问题 折射定律的理解及应用 2 光的折射问题 1 一般解题步骤 根据题意准确作出光路图 注意作准法线 利用数学知识找到入射角或折射角 利用折射定律列方程 2 应注意的问题 根据折射定律和入射光线画出折射光线 找到入射角和折射角 要注意入射角 折射角是入射光线 折射光线与法线的夹角 思路点拨 解此题的关键是正确画出光路图 寻找角的关系 利用折射定律分析计算 1 2013年高考重庆理综 利用半圆柱形玻璃 可减小激光光束的发散程度 在如图所示的光路中 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 互动探究 1 全反射的条件是什么 如何从能量的角度理解全反射现象 2 举例说明全反射在日常生活中有哪些应用 核心突破 1 全反射的理解 1 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 2 光的全反射现象遵循光的反射定律 光路是可逆的 3 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 光的全反射的理解及应用 4 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 1 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 2 光导纤维 结构 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 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 典例2 2013年高考新课标全国卷 如图 三棱镜的横截面为直角三角形abc a 30 b 60 一束平行于ac边的光线自ab边的p点射入三棱镜 在ac边发生反射后从bc边的m点射出 若光线在p点的入射角和在m点的折射角相等 1 求三棱镜的折射率 2 在三棱镜的ac边是否有光线透出 写出分析过程 不考虑多次反射 思路点拨 解此题的关键是画出恰好发生全反射的临界光线 利用几何关系和全反射的条件计算 2 设在n点的入射角为i 由几何关系得i 60 此三棱镜的全反射临界角满足nsin c 1 由 式得r c 即此光线在n点发生全反射 三棱镜的ac边没有光线透出 互动探究 1 为什么会发生光的色散现象 2 如何比较不同的色光在同一介质中折射率 速度 临界角的大小 光的色散 核心突破 各种色光的比较 思路点拨 1 根据所给信息确定折射率随波长 的变化关系 2 根据各种色光的波长 确定经过三棱镜后的偏折程度 答案 d 3 2013年高考福建理综 一束由红 紫两色光组成的复色光 从空气斜射向玻璃三棱镜 下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是 解析 由于紫光的频率大于红光的频率 所以玻璃三棱镜对紫光的折射率大 即紫光的偏折程度大 b选项正确 答案 b 巧用 棱镜模型 解答光学问题 模型构建 1 不同颜色的光的频率不同 在同一种介质中的折射率 光速也不同 发生全反射现象的临界角也不同 2 棱镜可以控制光路 光线从棱镜的一个侧面进入 到达另一个侧面时可能折射 也可能发生全反射3 复色光通过棱镜后可以发生色散 模型特点 1 光密三棱镜 光线两次折射均向底面偏折 偏折角为 如图所示 2 光疏三棱镜 光线两次折射均向顶角偏折 3 全反射棱镜 等腰直角棱镜 如图所示 1 当光线从一直角边垂直射入时 在斜边发生全反射 从另一直角边垂直射出