高考总复习人教物理振动与波选修3-4-2-1

第二章光学电磁波相对论,一、光的折射与折射率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,第1单元光的折射全反射,改变,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,正比,3折射率(1)定义：光从真空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(4)折射率和光速的关系,偏折,无,二、全反射和光的色散现象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(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,三、棱镜1作用：改变光的传播方向；分光2通过棱镜的光线(1)棱镜对光线的偏折规律如图所示通过棱镜的光线要向棱镜底面偏折；棱镜改变光的，但不改变光束的性质,传播方向,3全反射棱镜(1)全反射棱镜对光路的控制如图所示(2)全反射棱镜的优点全反射棱镜和平面镜在改变光路方面，效果是相同的，相比之下，全反射棱镜成像更清晰，光能损失更少,1若某一介质的折射率较大，那么()A光由空气射入该介质时折射角较大B光由空气射入该介质时折射角较小C光在该介质中的速度较大D光在该介质中的速度较小答案：BD,2已知介质对某单色光的临界角为，则()答案：ABC,3如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行，此玻璃的折射率为()答案：C,4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,要点一折射定律的理解及应用1对折射率的理解(1)某种介质的折射率是指光从真空或空气进入该介质时入射角的正弦值与折射角的正弦值之比如果是从该介质进入空气或真空，则入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于折射率的倒数(2)折射率的大小反映了介质的光学性质和入射光的频率：折射率越大，说明介质对光的偏折作用越大，光线偏离原来传播方向的程度越厉害介质对光的折射率越大，说明该光在介质中的传播速度越小相对于同一介质，折射率越大的光，其频率越大,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在折射现象中，光路是可逆的,(1)出射角.(2)光穿越球体的时间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如图所示为安全门上的观察孔，直径ab为4cm，门的厚度ac为3.464cm.为了扩大向外观察的范围，将孔中完全嵌入折射率为的玻璃求：(1)嵌入玻璃后向外观察视野的最大张角；(2)当视野扩大到180时，嵌入玻璃的折射率,答案：(1)120(2)2,要点二光的全反射的理解及应用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(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,例2(10分)(2012年高考新课标全国卷)一玻璃立方体中心有一点状光源今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体已知该玻璃的折射率为.求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值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规范解答如图所示，考虑从玻璃立方体中心O点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射根据折射定律有nsinsi