第二節(jié)光的折射全反射色散

第二節(jié)光的折射全反射色散第1頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一一、光的折射與折射率1．折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)斜射進入另一種介質(zhì)時傳播方向改變的現(xiàn)象．基礎梳理自學導引第2頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一2．折射定律(如圖14－2－1)圖14－2－1第3頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一(1)內(nèi)容：折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成_______．(2)表達式：＝n，式中n是比例常數(shù)．正比第4頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一3．折射率(1)定義：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角θ1的正弦與折射角θ2的正弦之比n，叫做這種介質(zhì)的絕對折射率，簡稱折射率．(2)表達式：n＝________.第5頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一(3)物理意義折射率是表示光線從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，發(fā)生_______程度的物理量，與入射角θ1及折射角θ2大小_____關．(4)折射率和光速的關系偏折無第6頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一折射率和光在介質(zhì)中傳播的速度有關,當c為真空中光速，v為介質(zhì)中光速時n＝____

.式中c＝3.0×108m/s，n為介質(zhì)的折射率，總大于1，故光在介質(zhì)中的傳播速度必_______真空中的光速．小于第7頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一二、光的全反射1．現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下反射光．2．條件：(1)光從______介質(zhì)射入______介質(zhì)．(2)入射角____臨界角．光密光疏≥第8頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一3．臨界角：折射角等于90°時的入射角，用C表示，sinC＝____.4．應用：(1)全反射棱鏡．(2)光導纖維，如圖14－2－2.圖14－2－2第9頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一三、光的色散1．色散現(xiàn)象白光通過三棱鏡會形成由紅到紫七種色光組成的彩色光譜，如圖14－2－3.圖14－2－3第10頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一2．成因由于n紅＜n紫，所以以相同的入射角射到棱鏡界面時，紅光和紫光的折射角不同，就是說紫光偏折得更明顯些，當它們射到另一個界面時，紫光的偏折角最大，紅光偏折角最?。?1頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一四、三棱鏡對光路的控制1．對光線的偏折作用(1)光密三棱鏡：光線兩次折射均向底面偏折,偏折角為δ,如圖14－2－4甲．(2)光疏三棱鏡：光線兩次折射均向頂角偏折，如圖乙．第12頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一2．全反射棱鏡(等腰直角棱鏡)圖14－2－4第13頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一(1)當光線從一直角邊垂直射入時，在斜邊發(fā)生全反射，從另一直角邊垂直射出(如圖14－2－5甲)．(2)當光線垂直于斜邊射入時，在兩直角邊發(fā)生全反射后又垂直于斜邊射出(如圖乙)，入射光線和出射光線互相平行．第14頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一特別提示：不同顏色的光頻率不同，在同一種介質(zhì)中的折射率、光速也不同,發(fā)生全反射現(xiàn)象的臨界角也不同．圖14－2－5第15頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一要點透析直擊高考一、對折射率的理解1．折射率是用光線從真空斜射入介質(zhì),入射角正弦與折射角正弦之比定義的，由于光路可逆，入射角、折射角隨光路可逆而“換位”．第16頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一第17頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一2．折射率大小不僅反映了介質(zhì)對光的折射本領，也反映了光在介質(zhì)中傳播速度的大小v＝.3．折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關,還與折射光的頻率有關：同一種介質(zhì),對頻率大的光折射率大，對頻率小的光折射率小．第18頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4．同一種色光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同，但頻率不變．第19頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一即時應用第20頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一圖14－2－6第21頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一A．屏上c處是紫光B．屏上d處是紅光C．屏上b處是紫光

D．屏上a處是紅光第22頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一解析：選D.由公式可知，光的波長越長，折射率越小．而在太陽光的可見光范圍內(nèi)，從紅光到紫光的波長越來越短，即折射率越來越大，所以a處是紅光，d處是紫光，則A、B、C錯誤，D正確．第23頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一二、光的折射、全反射的理解和應用1．全反射現(xiàn)象的理解(1)光線射向兩種介質(zhì)的界面上，會同時發(fā)生光的反射和折射．(2)若光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，折射角就大于入射角．第24頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一(3)當折射角等于90°時，實際上就已經(jīng)沒有折射光線了，這時的入射角為臨界角C，當入射角θ1大于等于臨界角C時，折射光線消失，發(fā)生全反射現(xiàn)象(如圖14－2－7)．圖14－2－7第25頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一2．光的折射和全反射綜合問題(1)首先要根據(jù)折射或全反射畫出光路圖．(2)對不同的介質(zhì)界面要具體問題具體分析，如平行玻璃磚，圓形玻璃磚，三棱鏡等．第26頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一(3)作圖時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、對稱性,尋找三角形全等、相似等幾何關系．第27頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一即時應用2．(2011·高考山東卷)如圖14－2－8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.第28頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一(1)求介質(zhì)的折射率．(2)折射光線中恰好射到M點的光線__________(填“能”或“不能”)發(fā)生全反射．圖14－2－8第29頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一解析：依題意作出光路圖，(1)由幾何知識可知，入射角i＝60°，折射角r＝30°根據(jù)折射定律得第30頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一第31頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一題型探究講練互動(2010·高考課標全國卷)如圖14－2－9所示，一個三棱鏡的截面為等腰直角△ABC，∠A為直角．折射、全反射定律的應用例1圖14－2－9第32頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，進入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射．該棱鏡材料的折射率為(

)第33頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一圖14－2－10第34頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一【答案】A第35頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一【方法技巧】解決這類問題時常采取程序法，在發(fā)生折射處，用折射定律列方程，在恰好發(fā)生全反射處，利用全反射臨界條件列方程，聯(lián)立即可求解．第36頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一(2011·高考海南卷)一賽艇停在平靜的水面上，賽艇前端有一標記P離水面的高度為h1＝0.6m，尾部下端Q略高于水面；賽艇正前方離賽艇前端s1＝0.8m處有一浮標，示意如圖14－2－11.有關折射、全反射現(xiàn)象的光路問題例2第37頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一一潛水員在浮標前方s2＝3.0m處下潛到深度為h2＝4.0m時，看到標記剛好被浮標擋住，此處看不到船尾端Q；繼續(xù)下潛Δh＝4.0m，恰好能看見Q.求圖14－2－11第38頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一(1)水的折射率n；(2)賽艇的長度l.(可用根式表示)第39頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一圖14－2－12第40頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一第41頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一(滿分樣板10分)(2012·濰坊模擬)如圖14－2－13所示，一束截面為圓形(半徑為R)的平行復色光垂直射向一玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個圓形彩色亮區(qū)．光的色散和折射、全反射的綜合例3第42頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一已知玻璃半球的半徑為R，屏幕S至球心的距離為D(D＞3R)，不考慮光的干涉和衍射，試問：圖14－2－13第43頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一(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，請你求出圓形亮區(qū)的最大半徑．第44頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一?解題樣板規(guī)范步驟，該得的分一分不丟！(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分)(2)如圖14－2－14，紫