高考物理复习专题十三机械振动机械波第3讲光的折射全反射市赛课公开课一等奖省名师获奖课件

第3讲光折射全反射1/29一、折射定律折射率1.折射定律折射入射两侧正比

(1)内容：________光线与________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________；入射角正弦与折射角正弦成________.(2)表示式：n12＝______，式中n12

是百分比常数.2/292.折射率真空入射角(1)定义：光从________射入某种介质，________正弦与折射角正弦之比，叫做介质折射率.(2)定义式：n＝________，折射率由介质本身________和光________决定.光学性质频率(3)计算式：n＝________，因v<c，故任何介质折射率总________1.大于3/29

(4)意义：反应了介质___________，折射率大，说明光从真空射入到该介质时_________，反之偏折小. (5)光密介质和光疏介质：两种介质相比较，折射率大为光密介质，折射率小为光疏介质. 3.折射率了解 (1)折射率由_____________决定，与入射角大小无关. (2)折射率与介质________没相关系，光密介质不是指密度大介质.介质本身性质密度大小

(3)同一个介质中，频率越大色光折射率越________，传播速度越________.光学特征偏折大4/29【基础检测】1.(多项选择)关于折射率，以下说法正确是()5/29

解析：介质折射率是一个反应介质光学性质物理量，由介质本身和光频率共同决定，与入射角、折射角无关，故选项A、C错误；因为真空中光速是一个定值，故n与v成反比是正确，选项B正确；因为v＝λf，当f一定时，v与λ成正比，又n与v成反比，故n与λ也成反比，选项D正确.由百分比关系可知，选项E正确.答案：BDE6/29二、全反射光密入射角消失

1.定义：光从________介质射入光疏介质，当________增大到某一角度时，折射光线将________，只剩下___________现象.反射光线光密大于

2.条件：①光从______介质射向光疏介质.②入射角_______临界角.7/29

3.临界角：折射角等于90°时入射角.若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射临界角为C，则sinC＝________.介质折射率越________，发生全反射临界角越________. 4.应用：光导纤维.大小8/29【基础检测】

2.光纤维通信是一个当代化通信伎俩，它能够为客户提供大容量、高速度、高质量通信服务，为了研究问题方便，我们将光导纤维简化为一根长直玻璃管，如图13-3-1所表示.设此玻璃管长为L，折射率为n.已知从玻璃管左端面射入玻璃内光线在玻璃管侧面上恰好能发生全反射，最终从玻璃管右端面射出.设光在真空中传输速度为c，求光经过此段玻璃管所需时间.图13-3-19/29图D3810/29项目平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)结构玻璃砖上下表面是平行横截面为三角形三棱镜横截面是圆》》》考点1折射定律及折射率应用⊙重点归纳平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光线控制作用11/29项目平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)对光线作用经过平行玻璃砖光线不改变传播方向，但要发生侧移经过三棱镜光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折圆界面法线是过圆心直线，经过两次折射后向圆心偏折(续表)12/29项目平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)应用测定玻璃折射率全反射棱镜，改变光传输方向改变光传输方向(续表)13/29⊙典例剖析例1：(年新课标全国卷Ⅲ)如图13-3-2所表示，玻璃球在过球心O且垂直于底面平面(纸面)内，有一与底面垂直光线射到玻璃球冠上M点，该光线延长线恰好过底面边缘上A点.求该光线从球面射出方向相对于其初始入射方向偏角.图13-3-214/29

解：如图所表示，设球半径为R，球冠底面中心为O′，连接OO′，则OO′⊥AB，令∠OAO′＝α

图13-3-3依据题意MA⊥AB所以∠OAM＝60°15/29

设图中N点为光线在球冠内底面上反射点，所考虑光线光路图如图13-3-3所表示，设光线在M点入射角为i，折射角为r，在N点入射角为i′，反射角为i″，玻璃折射率为n，因为△OAM为等边三角形，有i＝60°依据折射定律可得sini＝nsinr代入题给条件n＝

可得r＝30°作底面在N点法线NE，因为NE∥AM，有i′＝30°依据反射定律可得i″＝30°16/29连接ON，由几何关系可知△NAM≌△NOM，故有∠MNO＝60°故可得∠ENO＝30°

于是∠ENO为反射角，ON为反射光线，这一反射光线经球面再折射后不改变方向.所以，经一次反射后射出玻璃球冠光线相对于入射光线偏角为β＝180°－∠ENO＝150°.17/29备考策略：处理光折射问题思绪(1)依据题意画出正确光路图.(2)利用几何关系确定光路中边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准.(3)利用折射定律、折射率公式求解.注意：在折射现象中光路是可逆.18/29【考点练透】

1.如图13-3-4所表示，一束光以45°入射角从AB面射入三棱镜中，棱镜折射率n＝，光在真空中传输速度c＝3.0×108m/s.求：(1)光在棱镜中传输速度.(2)光在棱镜中折射角.图13-3-419/2920/29》》》考点2全反射

⊙重点归纳

求解全反射问题普通方法 (1)确定光是从光密介质进入光疏介质.

(3)依据题设条件，判定光在传输时是否发生全反射. (4)如发生全反射，画出入射角等于临界角时临界光路图. (5)利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、运算，处理问题.21/29

⊙典例剖析 例2：(年海南卷)如图13-3-5所表示，半径为R半球形玻璃体置于水平桌面上，半球上表面水平，球面与桌面相切于A点.一细束单色光经球心O从空气中射入玻璃体内(入射面即纸面)，入射角为45°，出射光线射在桌面上B点处.测得

左平移，求射入玻璃体光线在球面上恰好发生全反射时，光束在上表面入射点到O点距离.不考虑光线在玻璃体内屡次反射.图13-3-522/29

解：当光线经球心O入射时，光路图如图13-3-6甲所表示.设玻璃折射率为n，由折射定律有23/29甲乙

图13-3-6

在玻璃体球面上光线恰好发生全反射时，光路图如图乙所示.设此时光线入射点为E，折射光线射到玻璃体球面D点.由题意有∠EDO＝C24/29【考点练透】

2.(年新课标全国卷Ⅰ)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R半圆，AB为半圆直径，O为圆心，如图13­3­7所表示.玻璃折射率为n＝

(1)一束平行光垂直射向玻璃砖下表面，若光线抵达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上最大宽度为多少？25/29方入射，求此光线从玻璃砖射出点位置. 图13-3-726/29

解：(1)在O点左侧，设从E点射入光线进入玻璃砖后在上表面入射角恰好等于全反射临界角θ，则OE区域入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图D39

所表示.由全反射条件有

图D39sinθ＝1n①27/29由几何关系有OE＝Rsinθ②由对称性可知，若光