2012高考物理一轮复习 13.6 光的折射 全反射现象同步课件

1、,第6讲 光的折射 全反射现象,一、光的直线传播 1光源 光源是能自行发光的物体，它的特点是能将其他形式的 能转化为光能光在介质中的传播就是能量的传播 2光沿直线传播的条件及光速 (1)光在同种均匀介质中总是沿着直线传播，光在真空 中的传播速度c3.0108 m/s.光在任何介质中的传播 速度都小于c. (2)若n为介质的折射率，则光在此介质中的传播速度为 v,二、光的反射定律 光从一种介质射到两种介质的分界面时发生反射，反射 光线与入射光线、法线处在 ，反射光线与入 射光线分别位于法线的 ；反射角 入射角,同一平面内,两侧,等于,三、光的折射定律和折射率 1折射现象 光从一种介质斜射进入另一

2、种介质时传播方向改变的现象,2折射定律(图1311) (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 ；入射角的正 弦与折射角的正弦 ,两侧,成正比,(2)表达式： n12，式中n12是比例常数 (3)光的折射现象中，光路是可逆的,3折射率 (1)物理意义：折射率仅反映介质的光学特性，折射率 大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小 (2)定义式：n 不能说n与sin1成正比、与sin2成 反比折射率由介质本身的光学性质和 决定 (3)计算公式：n 因vc，任何介质的折射率总 .,光的频率,大于1,4光密介质与光疏介质 (1)光密介质：折射率

3、较大的介质 (2)光疏介质：折射率较小的介质 (3)光密介质和光疏介质是相对的同种介质相对不同 介质可能是光密介质，也可能是光疏介质,(1)公式n 中，不论是光从真空射入介质，还是由介质射入真空，1总是真空中的光线与法线间的夹角，2总是介质中的光线与法线间的夹角 (2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关 (3)折射率与介质的密度没关系，光密介质不是指密度大的介质 (4)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小,四、全反射 1定义：光从 射向 ，同时发生折射和 反射当入射角增大到某一角度，使折射角达到90时， 完全消失，只剩下 的现象,光密介质,光疏介质,折射光,反射光,2

4、条件 (1)光从光密介质射向光疏介质； (2)入射角大于或等于 ,临界角,3临界角：指折射角等于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,4全反射现象的理解和应用 (1)在光的反射和全反射现象中，均遵循光的 ； 光路均是可逆的 (2)光线射向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，只发生全反射，不 发生折射折射角等于90时，实际上就已经没有折射 光线了,反射定律,(3)光导纤维：简称“光纤”，它是非常细的特制玻璃丝(直径在几微米到一百微米之间)，由内芯和外套两层

5、组成内芯的折射率比外套的大，光在内芯中传播时，在内芯与外套的界面上发生全反射，使反射光的能量最强，实现远距离传送，因此，光信号能携带着数码信息、电视图像、声音等沿着光纤传输到很远的地方，实现光纤通信,五、玻璃砖和三棱镜对光路的控制作用 1玻璃砖对光路的控制 对于两面平行的玻璃砖，其出射光线和入射光线平行， 且光线发生了侧移如图1312所示,2三棱镜对光路的控制及成像 (1)对光路的作用 光密三棱镜：光线两次折射均向底面偏折 全反射棱镜(等腰直角棱镜)： a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 b当光线垂直于斜边射入时，在两直角边发生全反射后 又垂直于斜边射出 (

6、2)三棱镜成像：当物体发出的光线从三棱镜的一侧面射入， 从另一侧面射出时，逆着出射光线可以看到物体的虚像,(1)在解决光的折射问题时，应根据题意分析光路，即作出光路图，找出入射角和折射角，然后应用公式来求解找出临界光线往往是解题的关键 (2)分析全反射现象的问题时，先确定光是否由光密介质进入光疏介质、入射角是否大于等于临界角，若满足全反射的条件，则再由折射定律和反射定律来确定光的传播情况,一半径 为R的1/4球体放置在水平面上，球体 由折射率为 的透明材料制成现有一 束位于过球心O的竖直平面内的光线， 平行于桌面射到球体表面上，折射入 球体后再从竖直表面射出，如图1313所示已知入射光线与桌面

7、的距离为 R/2，求出射角.,本题涉及两次折射现象，解答本题应先由几何知识确定入射角大小，再由折射定律完成运算.,解题指导设入射光线与 1/4球体的交点为C，连接OC，OC 即为入射点的法线因此，图 1314中的角为入射角过C点 作球体水平表面的垂线，垂足为B， 如图1314所示 依题意，COB 又由OBC知：sin ,设光线在C点的折射角为，由折射定律得 由式得30 由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角(见图1134)为30 由折射定律得 因此sin 解得60.,答案 60,图1315所示是北京奥运会 期间安置在游泳池底部的照相 机拍摄的一张照片，相机的镜 头竖直向上照片中，水立方

8、运动馆的景象呈现在半径r11 cm的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度l10 cm.若已知水的折射率n 请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h.(结果保留两位有效数字),根据折射率求出临界角，根据光路图结合几何 图形和折射定律列方程求解.,解题指导设照片圆形区域的实际半径为R，运动员的实际身长为L，如图1316所示 由折射定律nsinsin90 几何关系sin 得h 取L2.2 m，解得h2.1 m(1.6 m2.6 m都算对),答案 1.6 m2.6 m,如图 1317所示，一棱镜的截面为直 角三角形ABC，A30，斜边 ABa，棱镜材料的折射率为n 在此截面所在的平面内，一条光线 以45的入射角从AC边的中点M射入棱镜画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况),解答本题的关键有三个： (1)正确求出临界角； (2)根据临界角正确地画出光路图； (3)根据折射定律和几何关系列方程求解.,解题指导设入射角为i，折射角为r，由折射定律得n 由已知条件及式得 r30 如果入射光线在法线的右侧， 光路图如图1318所示设出 射点为F，由几何关系可得AFM90 AF 即出射点在AB边上离A点 的位置,如果入射光线在法线的左侧，光路图如图1319所示设折射光线与AB的交点为