高考物理一輪復(fù)習(xí)：光的折射、全反射課件

1、第1講 光的折射、全反射第1講 光的折射、全反射考點(diǎn)1 光的折射定律1.折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向會(huì)_的現(xiàn)象2.折射定律(1)折射光線與入射光線、法線處于_.(2)折射光線與入射光線分別位于_.(3)入射角的正弦與折射角的正弦_.發(fā)生改變同一平面內(nèi)法線兩側(cè)比值是定值考點(diǎn)1 光的折射定律1.折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)斜射入另一種3.折射率：光從真空中斜射入介質(zhì)中發(fā)生折射時(shí)，_與_的比值，即n=_4.折射率與光速的關(guān)系：n=_,由于vC,因此光不能從玻璃管的側(cè)面射出.【解題指南】解答該題應(yīng)明確以下兩個(gè)方面：(2)解法一：利用對(duì)稱(chēng)性可將光在玻璃管中的傳播等效為如圖所示，因此路程s

2、= ，傳播時(shí)間 解法二：光在玻璃管中的傳播速度為v= .光沿軸線方向的分速度為vx=vcos30，所以傳播時(shí)間為t= .解得：t= 答案：見(jiàn)自主解答(2)解法一：利用對(duì)稱(chēng)性可將光在玻璃管中的傳播等效為如圖所【互動(dòng)探究】上題中若要使從左端面射入的所有光線都能從右端面射出，光導(dǎo)纖維的折射率至少是多少？光通過(guò)玻璃管所需的最長(zhǎng)時(shí)間是多少？【解析】光路圖如圖所示，據(jù)折射定律有n= ，若要使從左端面射入的所有光線都能進(jìn)入玻璃管，則i=90，sinr= ，要使所有光線都能從右端面射出，則sinC= ，由幾何關(guān)系r+C=90,解得n= ，利用等效方法可得t= 答案： 2L/c 【互動(dòng)探究】上題中若要使從左端面

3、射入的所有光線都能從右【總結(jié)提升】光的全反射及傳輸問(wèn)題的處理方法(1)首先要根據(jù)折射或全反射畫(huà)出光路圖(2)對(duì)不同的介質(zhì)界面要具體問(wèn)題具體分析，如平行玻璃磚、圓形玻璃磚、三棱鏡等(3)作圖時(shí)要找出具有代表性的光線，如符合邊界條件或全反射臨界條件的光線(4)要注意利用光路的可逆性、對(duì)稱(chēng)性，尋找三角形全等、相似等幾何關(guān)系(5)光傳輸路程可用等效思想轉(zhuǎn)化為直線傳播或用速度的分解方法轉(zhuǎn)化為沿軸線傳播進(jìn)行計(jì)算.【總結(jié)提升】光的全反射及傳輸問(wèn)題的處理方法 光的全反射與色散問(wèn)題【例證3】如圖，半圓形玻璃磚置于光屏PQ的左下方.一束白光沿半徑方向從A點(diǎn)射入玻璃磚，在O點(diǎn)發(fā)生反射和折射，折射光在白光屏上呈現(xiàn)七色

4、光帶.若入射點(diǎn)由A向B緩慢移動(dòng)，并保持白光沿半徑方向入射到O點(diǎn)，觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失.在光帶未完全消失之前，反射光的強(qiáng)度變化以及光屏上最先消失的光分別是( ) 光的全反射與色散問(wèn)題A.減弱，紫光 B.減弱，紅光C.增強(qiáng)，紫光 D.增強(qiáng),紅光A.減弱，紫光 B.減弱，紅光【解題指南】解答該題應(yīng)明確以下兩個(gè)方面：(1)據(jù)不同色光的折射率大小關(guān)系確定臨界角最小的色光.(2)入射角逐漸變大過(guò)程中臨界角最小的光先發(fā)生全反射.【規(guī)范解答】選C.入射點(diǎn)由A向B緩慢移動(dòng)，入射角增大，折射角增大，反射光強(qiáng)度增強(qiáng)，由于七種色光中紫光折射率最大，臨界角最小，因此光屏上最先消失的光是紫光，C對(duì).【解題指南】解

5、答該題應(yīng)明確以下兩個(gè)方面：【總結(jié)提升】光的全反射和色散問(wèn)題的分析方法(1)首先應(yīng)清楚不同色光的折射率、偏向角及臨界角：七種色光發(fā)生折射時(shí)，紫光偏折最大，紅光偏折最??；發(fā)生全反射時(shí)紫光的臨界角最小，紅光的臨界角最大(2)分析光的傳播，作出光路圖，比較不同色光的偏折情況.(3)據(jù)不同色光的臨界角，分析傳播過(guò)程中出現(xiàn)的臨界問(wèn)題.【總結(jié)提升】光的全反射和色散問(wèn)題的分析方法【變式訓(xùn)練】如圖所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角AOB=60.一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質(zhì)，經(jīng)OA折射的光線恰平行于OB.【變式訓(xùn)練】如圖所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心(1)求介質(zhì)的折射率.

6、(2)折射光線中恰好射到M點(diǎn)的光線 _(填“能”或“不能”)發(fā)生全反射.【解析】(1)由題意畫(huà)出光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系可得：入射角i=60，折射角r=30，由折射定律可得此介質(zhì)的折射率為 .【變式訓(xùn)練】如圖所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角AOB=60.一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質(zhì)，經(jīng)OA折射的光線恰平行于OB.(1)求介質(zhì)的折射率.【變式訓(xùn)練】如圖所示，扇形AOB為透明(2)由題意畫(huà)出恰好經(jīng)過(guò)M點(diǎn)的折射光線如圖所示，可得出此時(shí)射向M點(diǎn)的入射角為180-30-90-30=30.全反射的臨界角sinC= ，故不能發(fā)生全反射.答案：(1) (2)不能(2)由題意畫(huà)出

7、恰好經(jīng)過(guò)M點(diǎn)的折射光線【例證】如圖所示，一束截面為圓形(半徑為R)的平行復(fù)色光垂直射向一玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個(gè)圓形彩色亮區(qū).已知玻璃半球的半徑為R，屏幕S至球心的距離為D(D3R)，不考慮光的干涉和衍射，試問(wèn):考查內(nèi)容光的色散、折射及全反射的綜合(1)在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的最外側(cè)是什么顏色?(2)若玻璃半球?qū)?1)中色光的折射率為n，請(qǐng)你求出圓形亮區(qū)的最大半徑.【例證】如圖所示，一束截面為圓形(半徑為R)的平行復(fù)色光垂直【規(guī)范解答】(1)由于紫光頻率最大，折射率最大，偏折角最大，故最外側(cè)為紫色.(2)如圖，紫光剛要發(fā)生全反射時(shí)的臨界光線射在屏幕S上的點(diǎn)E到亮區(qū)中心G的距

8、離r就是所求最大半徑. 設(shè)紫光臨界角為C，由全反射的知識(shí)可知: sinC【規(guī)范解答】(1)由于紫光頻率最大，折射率最大，偏折角最大，由幾何知識(shí)可知：AB=RsinC= ，OB=RcosC=FB=ABtanC=GF=D-(OB+FB)= ，所以有r=GE=答案：(1)紫色 (2)由幾何知識(shí)可知：AB=RsinC= ，1.夏天，海面上下層空氣的溫度比上層空氣的溫度低，我們?cè)O(shè)想海面上的空氣是由折射率不同的許多水平氣層組成，遠(yuǎn)處的景物發(fā)出的光線由于不斷被折射，越來(lái)越偏離原來(lái)方向，以致發(fā)生全反射，人們逆著光線看去就出現(xiàn)了蜃景，如圖所示，下列說(shuō)法正確的是( )1.夏天，海面上下層空氣的溫度比上層空氣的溫度

9、低，我們?cè)O(shè)想海A.海面上，上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要小B.海面上，上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要大C.蜃景不遵從光的折射定律D.B是蜃景，A是景物【解析】選A海面上下層空氣的溫度比上層空氣的溫度低，空氣密度大，因此下層空氣的折射率較大A正確、B錯(cuò)誤.入射光線從下層射向上層時(shí)，折射角比入射角大，這樣在更上層的入射中入射角逐漸增大，據(jù)折射定律知最后會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，C、D錯(cuò)誤.A.海面上，上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要小2.如圖所示，一細(xì)束紅光和一細(xì)束藍(lán)光平行射到同一個(gè)三棱鏡上，經(jīng)折射后交于光屏上的同一個(gè)點(diǎn)M，若用n1和n2分別表示三棱鏡對(duì)紅光和藍(lán)光的折射率，下列說(shuō)法中正確的

10、是( )A.n1n2,a為紅光，b為藍(lán)光B.n1n2,a為紅光，b為藍(lán)光D.n1n2,a為藍(lán)光，b為紅光【解析】選B.由題圖可知，b光線經(jīng)過(guò)三棱鏡后的偏折角較小，因此折射率較小，是紅光，B正確.2.如圖所示，一細(xì)束紅光和一細(xì)束3.如圖所示，一束光從空氣垂直射到直角棱鏡的AB面上，已知棱鏡材料的折射率為 ，則這束光進(jìn)入棱鏡后的光路圖應(yīng)為下面四個(gè)圖中的( )3.如圖所示，一束光從空氣垂直射到直角【解析】選D.由sinC 可知C=45，光射到斜面的入射角為60，發(fā)生全反射，A錯(cuò)；射到水平界面入射角是30，發(fā)生折射的同時(shí)也反射，且折射角大于入射角，B、C錯(cuò)，D對(duì).【解析】選D.由sinC 可知C=45

11、，光射到斜面的入4.一束復(fù)色光由空氣射向玻璃，發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光其傳播方向如圖所示設(shè)玻璃對(duì)a、b的折射率分別為na和nb，a、b在玻璃中的傳播速度分別為va和vb，則( )A.na=nb B.nanb C.va=vb D.vavb【解析】選D.由題圖據(jù)折射定律可知nanb，A、B錯(cuò)；據(jù)v= 可知vavb，C錯(cuò)、D對(duì).4.一束復(fù)色光由空氣射向玻璃，發(fā)生5.在一次討論中，老師問(wèn)道：“假如水中相同深度處有a、b、c三種不同顏色的單色點(diǎn)光源，有人在水面上方同等條件下觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，b 在水下的像最深，c照亮水面的面積比a的大關(guān)于這三種光在水中的性質(zhì)，同學(xué)們能做出什么判斷？”有同學(xué)回答如下：c光的頻率最大 a光的傳播速度最小b光的折射率最大 a光的波長(zhǎng)比b光的短根據(jù)老師的假定，以上回答正確的是( )5.在一次討論中，老師問(wèn)