【鲁科版】2012高三物理《学海导航》一轮复习课件第12章第1课时-光的折射和全反射.ppt

【鲁科版】科版】2012高三物理学海高三物理学海导航一航一轮复复习课件第件第12章第章第1课时-光的折射和全反射光的折射和全反射主要内容要求 说明光的折射定律折射率全反射、光导纤维光的干涉、衍射和偏振现象狭义相对论的基本假设经典时空观和相对论时空观2021/5/222021/5/222 2主要内容要求说明质速关系、质能关系相对论质能关系式实验：测定玻璃的折射率实验：用双缝干涉测光的波长2021/5/222021/5/223 3 本本章章几几何何光光学学部部分分的的主主要要内内容容是是光光的的折折射射定定律律、色色散散现现象象、全全反反射射现现象象等等，是是高高考考的的命命题题热热点点，几几乎乎年年年年必必考考；物物理理光光学学部部分分的的主主要要内内容容是是光光的的干干涉涉、衍衍射射、偏偏振振现现象象等等，高高考考命命题题的的难难度度一一般般都都不不大大，只只要要知知道道相相关关的的一一些些光光现现象象的的原原理理即即可可从从近近几几年年的的高高考考来来看看，折折射射定定律律和和不不同同色色光光的的折折射射率率问问题题时时常常考考到到，题题型型多多以以选选择择题题、计算题形式出现，偶尔出作图题计算题形式出现，偶尔出作图题2021/5/222021/5/224 4 本本章章的的两两个个实实验验，在在高高考考中中时时有有出出现现，其其中中测测定定玻玻璃璃的的折折射射率率实实验验，常常被被改改造造创创新新考考查查，如如果果不不能能分分析析出出实实验验原原理理，则则这这个个实实验验有有可可能能成成为为考考试试的的难难点点；用用双双缝缝干干涉涉测测光光的的波波长长实实验验，在在出出题题时时一一般般与与原原实实验验相相同同，但但其其中中的的读读数数问问题有可能成为难点题有可能成为难点 相相对对论论部部分分内内容容非非常常抽抽象象，而而且且考考纲纲对对相相对对论论的的要要求求不不高高，仅仅要要求求知知道道质质速速关关系系、质质能能关系及时钟变慢、长度缩短效应等关系及时钟变慢、长度缩短效应等2021/5/222021/5/225 5 未未来来高高考考对对本本章章知知识识的的考考查查还还会会将将主主要要方方向向放放在在光光的的折折射射、全全反反射射、干干涉涉和和衍衍射射上上在在复复习习中中应应从以下几个方面进行突破：从以下几个方面进行突破：1作作图图是是研研究究几几何何光光学学的的重重要要方方法法，在在复复习习过过程程中中要要加加强强作作图图规规范范训训练练，要要求求能能正正确确熟熟练练地地画画出出光路图光路图 2在在解解决决全全反反射射问问题题时时，抓抓住住临临界界条条件件是是关关键键画画出出临临界界光光路路图图，再再结结合合几几何何知知识识求求解解因因此此在在加加强强学学生生的的作作图图能能力力训训练练的的同同时时，也也要要注注重重用用数数学知识解决物理问题能力的培养学知识解决物理问题能力的培养2021/5/222021/5/226 6 3对对光光的的干干涉涉、衍衍射射可可结结合合机机械械波波的的相相关关知知识识去去理理解解，包包括括明明暗暗条条纹纹的的特特点点及及产产生原理等，注意区分干涉图样和衍射图样生原理等，注意区分干涉图样和衍射图样 4相相对对论论部部分分，注注意意应应用用相相对对论论的的条条件件，只只有有涉涉及及的的速速度度可可与与光光速速相相比比时时才才考考虑虑相相对对论论效效应应建建议议不不必必在在这这部部分分花花太太多多时时间间，只只要要记记住住结结论论，并并能能在在简简单单问问题题中中套套用用即即可可2021/5/222021/5/227 7光光光的折射光的折射折射定律折射定律折射率折射率全反射现象全反射现象全反射条件全反射条件光导纤维光导纤维光的干涉光的干涉光的衍射光的衍射光的偏振光的偏振光的波动性光的波动性光的全反射光的全反射折射现象折射现象2021/5/222021/5/228 8近近代代物物理理学学量子论初步量子论初步普朗克的量子说普朗克的量子说相对论相对论狭狭义义相相对对论论基本原理基本原理狭义相对性原理狭义相对性原理光速不变原理光速不变原理时空相时空相对性对性同时的相对性同时的相对性长度的相对性长度的相对性时间间隔的相对性时间间隔的相对性重要结论重要结论*速度变换速度变换质速关系质速关系质能关系质能关系*广义相对论广义相对论2021/5/222021/5/229 91.光的折射现象(1)光从进入，传播方向发生的现象称为光的折射现象.(2)光的折射定律：折射光线在入射光线和法线所确定的平面内，折射光线和入射光线分居于，入射角正弦与折射角之比为一常数.一种介质一种介质另一种介质另一种介质改变改变法线两侧法线两侧正弦正弦2021/5/222021/5/221010(3)折射率(绝对折射率n)光从真空射入某种介质时入射角正弦与折射角正弦的比值，叫做这种介质的折射率，即n=(4)在折射现象中光路是.可逆的可逆的2021/5/222021/5/221111(5)光密介质和光疏介质两种介质相比较，折射率大的介质叫介质，折射率小的介质叫介质.注意：光密介质和光疏介质是相对的，如水相对于空气来说是光密介质，水相对于酒精来说是光疏介质.光密光密光疏光疏2021/5/222021/5/2212122.全反射(1)光从介质射向介质时，当超过某一角度C(临界角)时，折射光线，只剩下反射光线的现象叫全反射.(2)临界角C：折射角等于时的入射角叫做临界角.当光从介质射向真空或空气时有：光密光密光疏光疏入射角入射角消失消失902021/5/222021/5/221313(3)全反射条件.常见的全反射现象有：光导纤维，内窥镜，海市蜃楼，沙漠蜃景等.光线从光密介质射入光疏介质光线从光密介质射入光疏介质入射角大于或等于临界角入射角大于或等于临界角2021/5/222021/5/2214143.棱镜(1)横截面为或的透明体称为棱镜.(2)棱镜对光线的偏折作用：如图12-1-1所示，当光线从空气射入玻璃棱镜时，出射光线向底边偏折，偏折角度随棱镜材料的折射率增大而.图图1211三角形三角形梯形梯形增大增大2021/5/222021/5/221515(3)全反射棱镜：横截面是.的棱镜叫全反射棱镜.由于光从玻璃射向空气的临界角大约为42，故当光从全反射棱镜的任一边垂直射入时，都发生全反射，如图12-1-2(甲)、(乙)所示.等腰直角三角形等腰直角三角形图图12122021/5/222021/5/221616(4)光的色散白光经过三棱镜后，透射光线在屏上形成按顺序排列的彩色光谱，这种现象就叫做光的，如图12-1-3所示.图图1213红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫色散色散2021/5/222021/5/221717光的色散表明白光是；同时，棱镜材料对不同颜色的折射率不同，其中对的折射率最大，对的折射率最小.复色光复色光紫光紫光红光红光2021/5/222021/5/221818折射与全反射的综合应用问题 一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，图12-1-4为过轴线的截面图，调整入射角，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射，已知水的折射率为 ，求sin的值.2021/5/222021/5/221919图图12142021/5/222021/5/222020光线恰好在界面发生全反射时有 ,C为临界角；当光线从左侧射入时，由折射定律有，联立这两式代入数据可得sin=.分析光的全反射、临界角问题要注意：(1)画出恰好发生全反射的光路图.(2)找出临界角，利用几何知识分析线、角关系，进行求解.2021/5/222021/5/222121变式训练1：图12-1-5表示两底面平行的玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线.光线a在玻璃砖中的光路已给出.画出光线b从玻璃砖再次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数.图图12152021/5/222021/5/2222222021/5/222021/5/222323折射率与光速及波长（频率）关系问题图图1216彩虹是在雨后因光彩虹是在雨后因光的色散而形成的，如图的色散而形成的，如图1216所示为太阳光射到所示为太阳光射到空气中的小水珠发生色空气中的小水珠发生色散形成彩虹的光路示意散形成彩虹的光路示意图，图，a、b为两种从小水为两种从小水珠中射出的单色光珠中射出的单色光.2021/5/222021/5/222424以下说法正确的是()A.水对a光的折射率大于水对b光的折射率B.a光的频率大于b光的频率C.在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度D.逐渐增大入射角，则b光比a光先发生全反射2021/5/222021/5/222525如图，作出入射点的法线，可知在入射角相同的情况下，a光的折射角大于b光的折射角，由公式n=，可得折射率nanb，A错误；由于nanb知频率ab，B错误；由v=可知，C正确；当光从光密介质射向光疏介质时才会发生全反当光从光密介质射向光疏介质时才会发生全反射，水的折射率比空气大，所以无论入射角多射，水的折射率比空气大，所以无论入射角多大都不会发生全反射，大都不会发生全反射，D错误错误.2021/5/222021/5/222626不同频率的色光在同一介质中传播时，该介质对频率较高的色光折射率大，对频率较低的色光折射率小.一般来讲，在界面两侧偏折越大的光线，折射率越大，频率越大，波长越小，临界角越小，在介质中传播速度越小.根据这一结论，只需比较水对这两种色光的折射率大小即可判定色光的频率、波速、波长、临界角大小.折射率 是联系几何光学与物理光学的桥梁，在研究同一介质对不同色光的折射率与光速及波长（频率）关系时，此公式是重要的理论依据.2021/5/222021/5/222727 变变式式训训练练2：如如图图1217所所示示，一一个个三三棱棱镜镜的的截截面面为为等等腰腰直直角角ABC，A为为直直角角此此截截面面所所在在平平面面内内的的光光线线沿沿平平行行于于BC边边的的方方向向射射到到AB边边，进进入入棱棱镜镜后后直直接接射射到到AC边边上上，并并刚刚好好能能 发发 生生 全全 反反 射射 该该 棱棱 镜镜 材材 料料 的的 折折 射射 率率 为为_.(填入正确选项前的字母填入正确选项前的字母)图图12172021/5/222021/5/222828答案：答案：A2021/5/222021/5/222929 1.如如图图1218所所示示，一一束束白白光光通通过过玻玻璃璃棱棱镜发生色散现象，下列说法正确的是镜发生色散现象，下列说法正确的是()A红光的偏折最大，紫光的偏折最小红光的偏折最大，紫光的偏折最小 B红光的偏折最小，紫光的偏折最大红光的偏折最小，紫光的偏折最大 C玻璃对红光的折射率比紫光大玻璃对红光的折射率比紫光大 D玻璃中紫光的传播速度比红光大玻璃中紫光的传播速度比红光大B图图12182021/5/222021/5/223030 2.如如图图1219所所示示，一一束束由由两两种种色色光光混混合合的的复复色色光光沿沿PO方方向向射射向向一一上上、下下表表面面平平行行的的厚厚玻玻璃璃平平面面镜镜的的上上表表面面，经经折折射射后后得得到到、两两单单色色光光束束，则则()A出射光束出射光束、一定相互平行一定相互平行B光束光束在玻璃中的折射率比光束在玻璃中的折射率比光束小小C光束光束在玻璃中的传播速在玻璃中的传播速度比光束度比光束大大D光束光束的双缝干涉条纹间的双缝干涉条纹间距比光束距比光束大大图图12192021/5/222021/5/223131 解解析析：射射入入玻玻璃璃的的光光线线，经经平平面面镜镜反反射射后后，再再次次从从玻玻璃璃射射出出时时，出出射射光光线线与与入入射射光光线线关关于于反反射射点点对对称称，光光束束、均均如如此此，所所以以、平平行行，A正正确确；由由图图知知光光线线折折射射程程度度大大，所所以以光光折折射射率率大大、在在介介质质中中速速度度小小，B、C错错；频频率率高高的的光光，双，双缝缝干涉的条干涉的条纹间纹间距小，距小，D错错 答案答案:A2021/5/222021/5/223232 3.夏夏天天，海海面面上上下下层层空空气气的的温温度度比比上上层层空空气气的的温温度度低低，我我们们设设想想海海面面上上的的空空气气是是由由折折射射率率不不同同的的许许多多水水平平气气层层组组成成，远远处处的的景景物物发发出出的的光光线线由由于于不不断断被被折折射射，越越来来越越偏偏离离原原来来方方向向，以以致致发发生生全全反反射射，人人们们逆逆着着光光线线看看去去就就出出现现了了蜃蜃景景，如如图图12110所示，下列说法正确的是所示，下列说法正确的是()图图121102021/5/222021/5/223333 A海海面面上上，上上层层空空气气的的折折射射率率比比下下层层空气的折射率要小空气的折射率要小 B海海面面上上，上上层层空空气气的的折折射射率率比比下下层层空气的折射率要大空气的折射率要大 C蜃景不遵从光的折射定律蜃景不遵从光的折射定律 DB是蜃景，是蜃景，A是景物是景物2021/5/222021/5/223434 解解析析：海海面面上上下下层层空空气气的的温温度度比比上上层层空空气气的的温温度度低低，因因此此下下层层空空气气的的折折射射率率较较大大入入射射光光线线从从下下层层射射向向上上层层时时，折折射射角角比比入入射射角角大大，这这样样在在更更上上层层的的入入射射中中入入射射角角逐逐渐渐增增大大，遵遵从从折射定律，最后会折射定律，最后会发发生全反射生全反射现现象象 答案：答案：A2021/5/222021/5/223535 4.一一束束复复色色光光由由空空气气射射向向玻玻璃璃，发发生生折折射射而而分分为为a、b两两束束单单色色光光其其传传播播方方向向如如图图12111所所示示设设玻玻璃璃对对a、b的的折折射射率率分分别别为为na和和nb，a、b在玻璃中的传播速度分别为在玻璃中的传播速度分别为va和和vb，则，则()Ana=nb Bnanb Cva=vb DvavbD图图121112021/5/222021/5/223636 5.如图12112所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向点E，并偏折到F点，已知入射方向与AB边的夹角为q=30，E、F分别为边AB、BC的中点，则()A该棱镜的折射率为B光在F点发生全反射C光从空气进入棱镜，波长变小D从F点出射的光束与入射到E点的光束平行图121122021/5/222021/5/2237372021/5/222021/5/223838 6.如如图图12113所所示示，水水中中有有一一个个球球形形空空气气泡泡，由由两两种种不不同同频频率率的的a、b单单色色光光组组成成的的一一细细束束复复合合光光P从从水水中中射射向向空空气气泡泡左左侧侧，经经过过二二次次折折射射后后，分分别别从从空空气气泡泡的的右右侧侧上上的的M、N两两点点射射出出球球体体则则下下列列说说法法中中正正确确的是的是()Aa光的频率比光的频率比b光的频率小光的频率小 B在水中在水中a光的波长比光的波长比b光的波长长光的波长长 C在水中在水中a光的速度比光的速度比b光的速度大光的速度大 D若若a、b两束光从水中射向空气，两束光从水中射向空气，则则a光发生全反射时的临界角比光发生全反射时的临界角比b光的小光的小 图图121132021/5/222021/5/223939 解解析析：光光从从水水中中折折射射入入气气泡泡后后，经经过过两两次次折折射射，分分别别从从M、N两两点点射射出出气气泡泡，通通过过作作图图发发现现，a光光的的偏偏折折程程度度比比b光光大大，所所以以a光光折折射射率率大大、频频率率大大、波波长长小小、临临界界角角小小、在在介介质中速度小质中速度小 答案：答案：D2021/5/222021/5/224040 7.频频率率不不同同的的两两束束单单色色光光1和和2以以相相同同的的入入射射角角从从同同一一点点射射入入一一厚厚玻玻璃璃板板后后，其其光光路路如如图图12114所所示示，下列说法正确的是下列说法正确的是()A单色光单色光1的波长小于单色光的波长小于单色光2的波长的波长 B在在玻玻璃璃板板中中单单色色光光1的的传传播播速速度度大大于于单单色色光光2的传播速度的传播速度 C单色光单色光1通过玻璃板所需的时通过玻璃板所需的时间小于单色光间小于单色光2通过玻璃板所需的时间通过玻璃板所需的时间 D单色光单色光1从玻璃到空气的全反从玻璃到空气的全反射临界角大于单色光射临界角大于单色光2从玻璃到空气从玻璃到空气的全反射临界角的全反射临界角图图121142021/5/222021/5/2241412021/5/222021/5/224242 8.如如图图12115所所示示，山山区区盘盘形形公公路路的的路路边边上上一一般般都都等等间间距距地地镶镶嵌嵌一一些些小小玻玻璃璃球球当当夜夜间间行行驶驶的的汽汽车车的的灯灯光光照照上上去去后后显显得得非非常常醒醒目目，以以提提醒醒司司机机注注意意，若若小小玻玻璃璃球球的的半半径径为为R，折折射射率率为为，今今有有一一束束平平行行光光沿沿直直径径AB方方向向照照在在小小玻玻璃璃球球上上，试试求求离离AB多多远远的的入入射射光光经经折折射射反反射射折折射射出出后后沿沿原原方向返回，即实现方向返回，即实现“逆光反射逆光反射”？图图121152021/5/222021/5/2243432021/5/222021/5/224444谢谢