高考物理復(fù)習(xí)專題十三機械振動機械波第3講光的折射全反射市賽課公開課一等獎省名師獲獎?wù)n件

第3講光折射全反射1/29一、折射定律折射率1.折射定律折射入射兩側(cè)正比

(1)內(nèi)容：________光線與________光線、法線處于同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線________；入射角正弦與折射角正弦成________.(2)表示式：n12＝______，式中n12

是百分比常數(shù).2/292.折射率真空入射角(1)定義：光從________射入某種介質(zhì)，________正弦與折射角正弦之比，叫做介質(zhì)折射率.(2)定義式：n＝________，折射率由介質(zhì)本身________和光________決定.光學(xué)性質(zhì)頻率(3)計算式：n＝________，因v<c，故任何介質(zhì)折射率總________1.大于3/29

(4)意義：反應(yīng)了介質(zhì)___________，折射率大，說明光從真空射入到該介質(zhì)時_________，反之偏折小. (5)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)：兩種介質(zhì)相比較，折射率大為光密介質(zhì)，折射率小為光疏介質(zhì). 3.折射率了解 (1)折射率由_____________決定，與入射角大小無關(guān). (2)折射率與介質(zhì)________沒相關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大介質(zhì).介質(zhì)本身性質(zhì)密度大小

(3)同一個介質(zhì)中，頻率越大色光折射率越________，傳播速度越________.光學(xué)特征偏折大4/29【基礎(chǔ)檢測】1.(多項選擇)關(guān)于折射率，以下說法正確是()5/29

解析：介質(zhì)折射率是一個反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)物理量，由介質(zhì)本身和光頻率共同決定，與入射角、折射角無關(guān)，故選項A、C錯誤；因為真空中光速是一個定值，故n與v成反比是正確，選項B正確；因為v＝λf，當(dāng)f一定時，v與λ成正比，又n與v成反比，故n與λ也成反比，選項D正確.由百分比關(guān)系可知，選項E正確.答案：BDE6/29二、全反射光密入射角消失

1.定義：光從________介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，當(dāng)________增大到某一角度時，折射光線將________，只剩下___________現(xiàn)象.反射光線光密大于

2.條件：①光從______介質(zhì)射向光疏介質(zhì).②入射角_______臨界角.7/29

3.臨界角：折射角等于90°時入射角.若光從光密介質(zhì)(折射率為n)射向真空或空氣時，發(fā)生全反射臨界角為C，則sinC＝________.介質(zhì)折射率越________，發(fā)生全反射臨界角越________. 4.應(yīng)用：光導(dǎo)纖維.大小8/29【基礎(chǔ)檢測】

2.光纖維通信是一個當(dāng)代化通信伎倆，它能夠為客戶提供大容量、高速度、高質(zhì)量通信服務(wù)，為了研究問題方便，我們將光導(dǎo)纖維簡化為一根長直玻璃管，如圖13-3-1所表示.設(shè)此玻璃管長為L，折射率為n.已知從玻璃管左端面射入玻璃內(nèi)光線在玻璃管側(cè)面上恰好能發(fā)生全反射，最終從玻璃管右端面射出.設(shè)光在真空中傳輸速度為c，求光經(jīng)過此段玻璃管所需時間.圖13-3-19/29圖D3810/29項目平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行橫截面為三角形三棱鏡橫截面是圓》》》考點1折射定律及折射率應(yīng)用⊙重點歸納平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光線控制作用11/29項目平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)對光線作用經(jīng)過平行玻璃磚光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移經(jīng)過三棱鏡光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底面偏折圓界面法線是過圓心直線，經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折(續(xù)表)12/29項目平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)應(yīng)用測定玻璃折射率全反射棱鏡，改變光傳輸方向改變光傳輸方向(續(xù)表)13/29⊙典例剖析例1：(年新課標(biāo)全國卷Ⅲ)如圖13-3-2所表示，玻璃球在過球心O且垂直于底面平面(紙面)內(nèi)，有一與底面垂直光線射到玻璃球冠上M點，該光線延長線恰好過底面邊緣上A點.求該光線從球面射出方向相對于其初始入射方向偏角.圖13-3-214/29

解：如圖所表示，設(shè)球半徑為R，球冠底面中心為O′，連接OO′，則OO′⊥AB，令∠OAO′＝α

圖13-3-3依據(jù)題意MA⊥AB所以∠OAM＝60°15/29

設(shè)圖中N點為光線在球冠內(nèi)底面上反射點，所考慮光線光路圖如圖13-3-3所表示，設(shè)光線在M點入射角為i，折射角為r，在N點入射角為i′，反射角為i″，玻璃折射率為n，因為△OAM為等邊三角形，有i＝60°依據(jù)折射定律可得sini＝nsinr代入題給條件n＝

可得r＝30°作底面在N點法線NE，因為NE∥AM，有i′＝30°依據(jù)反射定律可得i″＝30°16/29連接ON，由幾何關(guān)系可知△NAM≌△NOM，故有∠MNO＝60°故可得∠ENO＝30°

于是∠ENO為反射角，ON為反射光線，這一反射光線經(jīng)球面再折射后不改變方向.所以，經(jīng)一次反射后射出玻璃球冠光線相對于入射光線偏角為β＝180°－∠ENO＝150°.17/29備考策略：處理光折射問題思緒(1)依據(jù)題意畫出正確光路圖.(2)利用幾何關(guān)系確定光路中邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角均以法線為標(biāo)準(zhǔn).(3)利用折射定律、折射率公式求解.注意：在折射現(xiàn)象中光路是可逆.18/29【考點練透】

1.如圖13-3-4所表示，一束光以45°入射角從AB面射入三棱鏡中，棱鏡折射率n＝，光在真空中傳輸速度c＝3.0×108m/s.求：(1)光在棱鏡中傳輸速度.(2)光在棱鏡中折射角.圖13-3-419/2920/29》》》考點2全反射

⊙重點歸納

求解全反射問題普通方法 (1)確定光是從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì).

(3)依據(jù)題設(shè)條件，判定光在傳輸時是否發(fā)生全反射. (4)如發(fā)生全反射，畫出入射角等于臨界角時臨界光路圖. (5)利用幾何關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進行分析、判斷、運算，處理問題.21/29

⊙典例剖析 例2：(年海南卷)如圖13-3-5所表示，半徑為R半球形玻璃體置于水平桌面上，半球上表面水平，球面與桌面相切于A點.一細束單色光經(jīng)球心O從空氣中射入玻璃體內(nèi)(入射面即紙面)，入射角為45°，出射光線射在桌面上B點處.測得

左平移，求射入玻璃體光線在球面上恰好發(fā)生全反射時，光束在上表面入射點到O點距離.不考慮光線在玻璃體內(nèi)屢次反射.圖13-3-522/29

解：當(dāng)光線經(jīng)球心O入射時，光路圖如圖13-3-6甲所表示.設(shè)玻璃折射率為n，由折射定律有23/29甲乙

圖13-3-6

在玻璃體球面上光線恰好發(fā)生全反射時，光路圖如圖乙所示.設(shè)此時光線入射點為E，折射光線射到玻璃體球面D點.由題意有∠EDO＝C24/29【考點練透】

2.(年新課標(biāo)全國卷Ⅰ)一個半圓柱形玻璃磚，其橫截面是半徑為R半圓，AB為半圓直徑，O為圓心，如圖13-3-7所表示.玻璃折射率為n＝

(1)一束平行光垂直射向玻璃磚下表面，若光線抵達上表面后，都能從該表面射出，則入射光束在AB上最大寬度為多少？25/29方入射，求此光線從玻璃磚射出點位置. 圖13-3-726/29

解：(1)在O點左側(cè)，設(shè)從E點射入光線進入玻璃磚后在上表面入射角恰好等于全反射臨界角θ，則OE區(qū)域入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出，如圖D39

所表示.由全反射條件有

圖D39sinθ＝1n①27/29由幾何關(guān)系有OE＝Rsinθ②由對稱性可知，若光