浙江省高考物理选考总复习配套课件第十一章第1讲光的反射与折射全反射.pptx

第十一章光电磁波(加试),第1讲光的反射与折射全反射,考试标准,加试考点自清,课时训练,加试题型突破,内容索引,加试考点自清,一、光的反射与折射1.反射定律反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的；反射角等于入射角.,答案,两侧,2.折射定律(1)内容：如图1所示，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两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比.(2)表达式：n.(3)在光的折射现象中，光路是的.,答案,图1,同一平面,可逆,3.折射率(1)折射率是一个反映介质的的物理量.(2)定义式：n.(3)计算公式：n，因为vc，所以任何介质的折射率都大于.(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角.,答案,光学性质,1,深度思考,判断下列说法是否正确.(1)根据n可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比()(2)根据n可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比()(3)根据n可知，介质的折射率与光在该介质中的光速成反比()(4)同一频率的光由真空进入某种介质时，折射率与光在介质中的波长成反比(),答案,二、全反射1.条件：(1)光从光密介质射入光疏介质.(2)入射角临界角.2.临界角：折射角等于90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.,答案,大于或等于,深度思考,判断下列说法是否正确.(1)光密介质和光疏介质是相对而言的.同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质.()(2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都会发生全反射现象.()(3)在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的.(),答案,1.一束光线从空气射向玻璃，入射角为.下列四幅光路图中正确的是(),1,2,3,4,5,2.(多选)关于光从一种介质射入另一种介质时所发生的现象，下列说法中正确的是()A.光从一种介质射向另一种介质时传播方向一定改变B.有一部分光进入另一种介质，另一部分光被界面反射回原介质C.随着入射角增大，折射光增强，反射光减弱D.随着入射角增大，折射光减弱，反射光增强,1,2,3,4,5,3.一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，如图2所示.下列说法中正确的是()A.介质的折射率等于B.介质的折射率等于1.5C.介质的折射率等于D.增大入射角，可能发生全反射现象,1,2,3,4,5,图2,4.下面四种情况中，能在空气和水的界面上发生全反射的是()A.光从水射向空气，入射角小于临界角B.光从水射向空气，入射角大于临界角C.光从空气射向水，入射角小于临界角D.光从空气射向水，入射角大于临界角,1,2,3,4,5,5.如果把光导纤维聚成束，使纤维在两端排列的相对位置一样，图象就可以从一端传到另一端，如图3所示.在医学上，光导纤维可以制成内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部.内窥镜有两组光导纤维，一组用来把光输送到人体内部，另一组用来进行观察.光在光导纤维中的传输利用了()A.光的折射B.光的衍射C.光的干涉D.光的全反射,图3,返回,1,2,3,4,5,加试题型突破,例1人造树脂是常用的眼镜片材料，如图4所示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点，已知光线的入射角为30，OA5cm，AB20cm，BP12cm，求该人造树脂材料的折射率n.,命题点一光的折射问题,方法感悟,图4,解析答案,方法感悟,方法感悟,应用光的折射定律解题的一般思路1.根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图.2.充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等.3.注意在折射现象中，光路是可逆的.,解析,1.如图5所示，一束复色光从空气射入水面，进入水中分成a、b两束.已知它们与水面间的夹角分别是、，则a、b两束光在水中的传播速度之比为(),题组阶梯突破,1,2,3,图5,解析设入射角为，由折射定律可得,1,2,3,2.(2016四川理综5)某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图6甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径.该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sini-sinr图象如图乙所示.则()A.光由A经O到B，n1.5B.光由B经O到A，n1.5C.光由A经O到B，n0.67D.光由B经O到A，n0.67,图6,1,2,3,解析,解析介质折射率的计算为空气中的角度和介质中角度的正弦值之比，空气中角度较大，对应正弦值较大，对应图乙中折射角r，故OA为折射光线，光线从B经O到A,由折射率计算公式得，故选项B正确，A、C、D错误.,1,2,3,3.如图7所示为一横截面为直角三角形的三棱镜，B90，C30.一束与AB边成30角的光线射向AB面，在棱镜中经过BC边一次反射后从AC边射出，出射光线的折射角为60.则这种材料的折射率为(),图7,解析,1,2,3,解析作出光路图如图所示，,1,2,3,例2光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用.如图8所示，一个质量均匀分布的有机玻璃圆柱的横截面，B、C为圆上两点，一束单色光沿AB方向射入，然后从C点射出.已知ABO127，BOC120.真空中光速c3.0108m/s，sin530.8，cos530.6.则()A.光在该有机玻璃中传播速度为1.875108m/sB.光在该有机玻璃中的折射率为1.8C.光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为37D.若将该材料做成长300km的光导纤维，此单色光在光导纤维中传播的最短时间为1103s,解析,命题点二全反射问题的分析,方法感悟,图8,方法感悟,方法感悟,解决全反射问题的一般方法1.确定光是从光密介质进入光疏介质.2.应用sinC确定临界角.3.根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射.4.如果发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图.5.运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、计算.,4.光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的.光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，如图9所示的一束光信号与界面夹角为，由内芯射向外层，要想在此界面发生全反射，必须满足的条件是()A.n1n2，大于某一值B.n1n2，大于某一值C.n1n2，小于某一值D.n1n2，小于某一值,题组阶梯突破,4,5,6,图9,解析,解析光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射率n1大于外层的折射率n2，由于入射角要大于等于临界角，所以应小于某一值.故C正确，A、B、D错误.,4,5,6,5.如图10所示，一个三棱镜的截面为等腰直角ABC，A为直角.此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射.该棱镜材料的折射率为(),4,5,6,图10,解析,解析三棱镜的截面为等腰直角ABC，光线沿平行于BC边的方向射到AB边，则第一次折射时的入射角等于45，射到AC边上，并刚好能发生全反射.,4,5,6,6.一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面.在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上.已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率.,4,5,6,解析答案,解析如图所示，考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A点发生折射，根据折射定律有nsinsin式中，n是玻璃的折射率，是入射角，是折射角.现假设A恰好在纸片边缘，由题意，在A点刚好发生全反射，故sinsinC,4,5,6,解析答案,4,5,6,答案见解析,例3(多选)如图11所示，两束平行的甲光和乙光，相距为d，斜射到置于空气中的矩形玻璃砖上，若光线在玻璃砖内不重叠，当它们从玻璃砖的下表面射出时()A.若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间距离一定大于dB.若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间距离可能小于dC.若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离可能大于dD.若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离一定小于d,命题点三光路控制问题,图11,解析,方法感悟,解析根据光学规律知两束出射光线仍平行；红光和紫光对玻璃砖的折射率不同，紫光的折射率大，紫光的侧移量大，红光的侧移量小，用极限法，红光的侧移量小，小到等于零，不偏转，沿直线传播.若甲为紫光，乙为红光，两条出射光线间距离一定大于d，如图a所示，选项A正确，B错误；若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离一定小于d，如图b所示，选项C错误，D正确.,方法感悟,方法感悟,1.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.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.,7.某液体中有一个空心的玻璃棱镜，假如有光线射在棱镜的AB面上，如图12所示，这条光线折射后的出射光线将会()A.向棱镜底边BC偏折B.向棱镜顶角A偏折C.不发生偏折D.在AB面折射进入空心部分后可能全部照到BC面上,图12,题组阶梯突破,7,8,解析,10,9,解析光线从液体到空心，是从光密介质到光疏介质，传播方向远离法线，从空心到液体，是从光疏介质到光密介质，传播方向靠近法线，如图所示，B正确.,7,8,10,9,8.如图13，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为a、b，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则()A.ab，nanbB.ab，nanbC.ab，nanbD.ab，nanb,图13,解析,7,8,10,9,解析根据图象，在入射角相同的情况下，单色光a的折射角大于b的折射角，由n可得nanb，又因为折射率越大，波长越小，所以ab，选项B正确.,7,8,10,9,9.虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图14所示.M、N、P、Q点的颜色分别为()A.紫、红、红、紫B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红D.紫、红、紫、红,图14,7,8,10,9,解析,解析色光的波长越长，频率越小，折射率越小，n红n紫，所以经玻璃球折射后，紫光的偏折较大，红光的偏折较小，即光带MN的最左端为紫光，右端为红光，光带PQ的最左端为红光，最右端为紫光，故A正确.,7,8,10,9,10.(多选)如图15，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出a、b两束光线.则()A.在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中，a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a首先消失,图15,7,8,10,9,解析,返回,返回,解析由题图可知，a光的折射角大于b光的折射角，根据折射定律可以判断出玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故C错误；根据n可知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故A正确；a光的频率大于b光的频率，根据可知，在真空中a光的波长小于b光的波长，故B正确；若改变光束的入射方向使角逐渐变大，因为a光的折射率大，则折射光线a首先消失，故D正确.,7,8,10,9,课时训练,1.一束单色光经空气射入玻璃，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,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析光在玻璃中的传播速度为v，所以光经空气进入玻璃，传播速度减小；由波长、波速和频率三者的关系vf，光经空气进入玻璃，频率f不变，波长变短.,解析,2.在没有月光的夜间，一个池面较大的水池底部中央有一盏灯S(可看作点光源)，小鱼在水中游动，它向水面上方看去，看到了亮点S1；小鸟在水面上方飞翔，它向下方水面看去，看到了亮点S2.设水中无杂质，周围无光源，水面平静，下面的说法中正确的是()A.小鱼看到S1属于光的反射现象，S1的位置与小鱼的位置无关B.小鱼看到S1属于光的折射现象，S1的位置与小鱼的位置有关C.小鸟看到S2属于光的反射现象，S2的位置与小鸟的位置有关D.小鸟看到S2属于光的折射现象，S2的位置与小鸟的位置无关,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析小鱼在水中看到的亮点S1是平面镜成像，水面相当于平面镜，属于光的反射成像，根据光的反射定律可知：S灯的位置不变，通过水面所成的虚像位置不变，所以小鱼看到的S1的位置不变，即S1的位置与小鱼的位置无关，故A项正确，B错误；小鸟在水面上方，看到亮点S2是折射现象，小鸟在不同位置时，射入小鸟眼的折射光线不同，折射光线的反向延长线在不同位置交于不同点，小鸟看到的是一个亮点，它的位置与鸟的位置有关，故C、D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,3.如图1所示，自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理.它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车.尾灯的原理如图所示，下面说法中正确的是()A.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左表面发生全反射B.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右表面发生全反射C.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发生全反射D.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右表面发生全反射,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,图1,解析,解析光线从右面垂直进入光线的传播方向不会发生改变，光线射到左面斜面处，光线由光密介质射向光疏介质，入射角大于临界角时会发生全反射，光线反射到另一个斜面处再次发生全反射从右面垂直射出，使司机能注意到，光路图如图所示，所以A项正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,4.与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的.小虎画了月全食的示意图如图2所示，并提出了如下猜想，其中最为合理的是()A.地球上有人用红色激光照射月球B.太阳照射到地球的红光反射到月球C.太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D.太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹,图2,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析当太阳、地球、月球在同一直线上，地球位于太阳与月球之间时，太阳发出的沿直线传播的光被不透明的地球完全挡住，光线照不到月球上，在地球上完全看不到月球的现象就是月全食.看到整个月亮是暗红的，是因为太阳光中的红光经地球大气层折射到月球.故C正确，A、B、D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,5.(2016丽水市联考)某种介质对空气的折射率是，一束光从该介质射向空气，入射角是60，则下列光路图中正确的是(图中为空气，为介质)(),解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sinC，得C45160，故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故选项D正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,6.一单色光，在真空中的波长为0，在玻璃中的波长为，波速为v，玻璃对这种色光的折射率为n，已知光在真空中的速度为c，此光从玻璃射向真空发生全反射的临界角为C，则(),解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析单色光在真空中传播时，速度为光速c，设其频率为f，因波长为0，则有c0f，该光在玻璃中传播时，波长为，波速为v，则有vf，玻璃对此单色光的折射率为，临界角为C，则有sinC，选项A正确，B、C、D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,7.光导纤维是利用全反射传递光信号的装置，如图3所示为一光导纤维，AB为其端面，纤维内芯材料的折射率为n1，外套材料的折射率为n2，在如图所示的情况下，可在此纤维内传播的光，其入射角i的正弦值的范围是(光由折射率为n1的介质进入折射率为n2的介质时，入射角的正弦与折射角正弦之比等于)(),解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,图3,解析设折射角为，若要在此纤维内传播光，由内芯到外套的入射角要恰好等于临界角，,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,8.(2015四川理综3)直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图4所示.a、b光相比()A.玻璃对a光的折射率较大B.玻璃对a光的临界角较小C.b光在玻璃中的传播速度较小D.b光在玻璃中的传播时间较短,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,图4,解析由题图可知，b光折射程度较大，故玻璃对b光的折射率较大，A错误；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,9.如图5所示，由红、蓝两种单色光组成的光束以入射角从圆心O处由真空射入半圆形玻璃砖，进入玻璃后分为OA、OB两束，它们从O到A和从O到B的时间分别为tA和tB，则()A.OA是蓝光，tA小于tBB.OA是蓝光，tA大于tBC.OA是红光，tA小于tBD.OA是红光，tA大于tB,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,图5,解析由题图可知OA光线的折射率高，而蓝光的折射率比红光的高，则OA为蓝光，OB为红光.由折射率可知光的折射率越高，在玻璃中的传播速度越慢，因此OA光线在玻璃砖中的传播时间长，故B正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,10.(多选)如图6所示，两细束平行单色光a、b射向置于空气中横截面为矩形的玻璃砖的下表面，设玻璃砖足够长，若发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出，则下列说法中正确的是()A.其中有一束单色光在玻璃砖的上表面发生了全反射B.有两束单色光能从上表面射出C.a、b单色光发生折射的同时在玻璃砖的下表面也发生反射D.改变玻璃砖的厚度，a光可能会从b的右侧射出,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,图6,解析,解析根据光路可逆性，光能从平行玻璃砖下表面进入就能从上表面射出，A错误，B正确；折射与反射同时发生，C正确；由于b光的折射程度大，当玻璃砖增厚到一定程度时，a光可能会从b的右侧射出，D正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,11.(多选)ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，ABBC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路如图7所示，则a、b两束光()A.在真空中，a光的传播速度比b光大B.在棱镜内，a光的传播速度比b