高中物理第一輪總復(fù)習(xí) 第12章 第1講 光的折射全反射學(xué)案（教師版）新人教版

1、內(nèi)容要求說(shuō)明光的折射定律折射率全反射，光導(dǎo)纖維光的干涉，衍射和偏振現(xiàn)象狹義相對(duì)論的基本假設(shè)質(zhì)速關(guān)系，質(zhì)能關(guān)系內(nèi)容要求說(shuō)明相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系式變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，電磁波及其傳播電磁波的產(chǎn)生，發(fā)射和接收電磁波譜實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng) 1高考對(duì)光學(xué)的考查在折射率、全反射現(xiàn)象的分析、光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象等知識(shí)點(diǎn)命題頻率較高，其次是波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系，以及幾何光學(xué)和物理光學(xué)的綜合應(yīng)用，常見(jiàn)的題型是選擇題 2電磁振蕩現(xiàn)象中，電容器發(fā)生充、放電時(shí)，電路中電流，電壓變化及電容器上的電荷量變化的判斷是一個(gè)難點(diǎn)，在高考試題中也出現(xiàn)多次 1幾何光學(xué)除用實(shí)驗(yàn)法、公式法

2、研究光學(xué)現(xiàn)象外，主要依據(jù)光路圖運(yùn)用幾何知識(shí)來(lái)研究光現(xiàn)象用光路圖可以形象、直觀地展現(xiàn)光的傳播過(guò)程、像及其成像范圍以及光線(xiàn)的幾何關(guān)系，所以光路圖是解決幾何光學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)應(yīng)熟練掌握光學(xué)規(guī)律、一些重要的思維方法(如假設(shè)物點(diǎn)、光路可逆)以及相關(guān)幾何知識(shí)，正確畫(huà)出光路圖并利用其解答相關(guān)問(wèn)題 2幾何光學(xué)的核心概念是折射率，光的本性的核心概念是頻率通過(guò)這兩個(gè)概念可聯(lián)系光的折射現(xiàn)象(全反射現(xiàn)象、光的色散)、光的波動(dòng)性(干涉、衍射)、電磁波(電磁振蕩、無(wú)線(xiàn)電波、電磁波譜)等知識(shí)也可聯(lián)系光速、波長(zhǎng)、臨界角等概念復(fù)習(xí)中可以將這兩個(gè)概念以核心分類(lèi)對(duì)比記憶 3在電磁振蕩與電磁波學(xué)習(xí)中，以“知識(shí)應(yīng)用”為主，探究電磁波與最新

3、科技的聯(lián)系，電磁振蕩現(xiàn)象無(wú)疑是這部分的重點(diǎn)，必須掌握振蕩特點(diǎn)，而電磁波的傳播問(wèn)題與新科技聯(lián)系緊密，要注意這方面的知識(shí)應(yīng)用問(wèn)題交替變化的電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)向遠(yuǎn)處傳播電磁振蕩和電磁波 1光的傳播 光的直線(xiàn)傳播是一個(gè)近似的規(guī)律當(dāng)在同一種均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，光是沿直線(xiàn)傳播的 2光的折射 折射定律：折射光線(xiàn)跟入射光線(xiàn)和法線(xiàn)在同一平面內(nèi)，折射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分別位于法線(xiàn)的兩側(cè)，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比 生活中的折射現(xiàn)象實(shí)例：在水面上看水里的物體，位置變淺；在水里看水面上的物體，位置變高；早晨日出時(shí)，看到的太陽(yáng)實(shí)際還在地平線(xiàn)以下；在地面看到的星星位置比實(shí)際位置要高 在光的折射現(xiàn)象中光路是可逆的 3折射率 光

4、從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角1的正弦跟折射角2的正弦之比n，叫做這種介質(zhì)的折射率 4光密介質(zhì)和光疏介質(zhì) 兩種介質(zhì)相比較，折射率小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì)；折射率大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì) 光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)的 5全反射 光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，在入射角增大到某一角度時(shí)，折射角達(dá)到90，折射光線(xiàn)完全消失，只剩下反射光線(xiàn)，這種現(xiàn)象叫做全反射 臨界角C：臨界角C是折射角等于90時(shí)的入射角，某種介質(zhì)的臨界角由sinC計(jì)算 全反射的條件：光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；入射角大于或等于臨界角C. 6光導(dǎo)纖維 光導(dǎo)纖維對(duì)光有傳導(dǎo)作用，實(shí)際用的光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，直徑只有幾m到100m左右，而且是由

5、內(nèi)芯和外套兩層組成的，光線(xiàn)在內(nèi)芯外套的界面上發(fā)生全反射，如果把光導(dǎo)纖維聚集成束，使其兩端纖維排列的相對(duì)位置相同，這樣的纖維就可以傳遞圖像 1怎樣用折射規(guī)律解釋蜃景的成因和規(guī)律？ 解答：夏天，地表的空氣密度隨高度增加而增大，對(duì)光的折射率也隨之增大，從而形成一具有折射率梯度的空氣層，當(dāng)光線(xiàn)通過(guò)此空氣層時(shí)，將發(fā)生偏轉(zhuǎn)如圖1211所示，設(shè)一束從遠(yuǎn)處景物A發(fā)出的光線(xiàn)射入空氣層從下層空氣進(jìn)入上層空氣的入射角不斷增大，當(dāng)增大到由某兩層空氣的折射率決定的臨界角時(shí)，就會(huì)發(fā)生全反射 圖1211人在C處逆著光線(xiàn)看，可看到經(jīng)全反射形成的倒立虛像；在B處逆著光線(xiàn)看，也可看到經(jīng)折射形成的正立虛像 所以，若人在較高處，看到

6、的蜃景是由折射形成的正立虛像；若人在較低處，看到的蜃景是由折射和全反射形成的倒立虛像 2視深與物體的位置、液體的折射率有什么關(guān)系？ 解答：若設(shè)水的折射率為n，水池的實(shí)際深度為h，垂直水面往下看，其視深h可由以下求得： 如圖1212所示，作出兩條從水底光源S發(fā)出的光線(xiàn)的光路圖，一條垂直射出水面，一條入射角很小(眼睛對(duì)光點(diǎn)的張角很小)這兩條折射光線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)的交點(diǎn)就是由水面看到的光源S的像S.由圖可見(jiàn)，像的深度變淺了圖1212 1光的直線(xiàn)傳播及光的反射例1：(2009全國(guó))某物體左右兩側(cè)各有一豎直放置的平面鏡，兩平面鏡相互平行，物體距離左鏡4m，右鏡8m，如圖1213所示物體在左鏡所成的像中從右向左

7、數(shù)的第三個(gè)像與物體的距離是() A24m B32 m C40m D48m圖1213 解析：本題考查平面鏡成像從右向左在左鏡中的第一個(gè)像是物體的像距離物體8m，第二個(gè)像是物體在右鏡所成像的像，第三個(gè)像是第一個(gè)像在右鏡中的像在左鏡中的像，距離物體為32m. 【答案】 B 變式訓(xùn)練1：1923年美國(guó)物理學(xué)家邁克耳遜用旋轉(zhuǎn)棱鏡法較準(zhǔn)確地測(cè)出了光速，其過(guò)程大致如下：選擇兩個(gè)距離已經(jīng)精確測(cè)量過(guò)的山峰(距離為L(zhǎng))，在第一個(gè)山峰上裝一個(gè)強(qiáng)光源S，由它發(fā)出的光經(jīng)過(guò)狹縫射在八面鏡A的鏡面1上，被反射到放在第二個(gè)山峰的凹面鏡B上，再由凹面鏡B反射回第一個(gè)山峰如果八面鏡靜止不動(dòng)，反射回來(lái)的光就在八面鏡的另外一個(gè)面3上

8、再次反射，經(jīng)過(guò)望遠(yuǎn)鏡，進(jìn)入觀測(cè)者的眼中(如圖1214所示) 如果八面鏡在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下從靜止開(kāi)始由慢到快轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)八面鏡的轉(zhuǎn)速為時(shí)，就可以在望遠(yuǎn)鏡里重新看到光源的像，那么光速等于( )圖1214 2光的折射 例2：如圖1215所示，一束平行單色光由空氣斜射入厚度為h的玻璃磚，入射光束與玻璃磚上表面夾角為，入射光束左邊緣與玻璃磚左端距離為b1，經(jīng)折射后出射光束左邊緣與玻璃磚的左端距離為b2，可以認(rèn)為光在空氣中的速度等于真空中的光速c.求：光在玻璃磚中的傳播速度v. 圖1215 方法點(diǎn)撥：平行玻璃磚是光學(xué)中重要的器件，利用它能進(jìn)行光的反射、折射、薄膜干涉與衍射等，所以平行玻璃磚因具有“多功能”而常成為

9、高考命題的切入點(diǎn)，以考查學(xué)生的多種能力 變式訓(xùn)練2：某同學(xué)用如下方法測(cè)玻璃的折射率：先將平行玻璃磚固定在水平桌面的白紙上，畫(huà)出兩側(cè)界面MN、PQ(MNPQ面平行于桌面)，在玻璃磚的一側(cè)用激光照射，在光源同側(cè)且與MN平行的光屏上得到兩光點(diǎn)A、B，兩光線(xiàn)位置如圖1216所示測(cè)得入射光線(xiàn)與界面的夾角30，光屏上兩光點(diǎn)之間的距離L3.0cm，玻璃磚的厚度h2.0cm，求玻璃磚的折射率圖1216 3全反射現(xiàn)象 例3：(2010重慶卷)如圖1217所示，空氣中有一折射率為的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90、半徑為R的扇形OAB、一束平行光平行于橫截面，以45入射角射到OA上，OB不透光，若只考慮首次入射到圓弧上的光，則上有光透出的部分的弧長(zhǎng)為() A. R B. R C. R D. R圖1217 方法點(diǎn)撥：解決幾何光學(xué)問(wèn)題也要養(yǎng)成良好的習(xí)慣力學(xué)中強(qiáng)調(diào)受力分析，幾何光學(xué)中強(qiáng)調(diào)光路圖 變式訓(xùn)練3：如圖1218所示，ABCD為同種材料構(gòu)成的柱形透明體的橫截面，其中ABD部分為等腰直角三角形，BCD部分為半圓形，一束單色平行光從真空垂直射到A