物理全程复习方略配套沪科选修光的折射全反射.pptx
2.折射定律(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在_内，折射光线与入射光线分别位于法线_；入射角的正弦与折射角的正弦_.(2)表达式：_=n,式中n是常数.(3)在光的折射现象中，光路是_的.同一平面两侧成正比可逆第1页/共83页3.折射率(1)定义：某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的_之比.(2)物理意义：折射率仅反映介质的_特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小.(3)决定因素：折射率由介质本身的光学性质和光的_决定.(4)计算公式：n=因vc,故任何介质的折射率总_(填“大于”或“小于”)1.光学频率大于传播速度v第2页/共83页4.光密介质与光疏介质(1)光密介质：折射率_的介质.(2)光疏介质：折射率_的介质.(3)光密介质和光疏介质是_.同种介质相对不同介质可能是光密介质，也可能是光疏介质.较大较小相对的第3页/共83页1.对折射率的理解(1)公式n=中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，i总是真空中的光线与法线间的夹角，r总是介质中的光线与法线间的夹角.(2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关.(3)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质.第4页/共83页(4)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关.同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小.(5)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同.第5页/共83页2.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制类别项目 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体（球）结构 玻璃砖上下表面是平行的 横截面为三角形的三棱镜 横截面是圆 第6页/共83页类别项目 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体（球）对光线的作用 通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移 通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折ABdhOABCO第7页/共83页类别项目 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体（球）测定玻璃的折射率 全反射棱镜，改变光的传播方向 改变光的传播方向 应用 第8页/共83页考点2 全反射和光的色散现象1.全反射(1)条件：光从光密介质射入_.入射角_临界角.(2)现象：折射光完全消失，只剩下_.(3)临界角：折射角等于90时的入射角，用C表示，sinC=_.光疏介质大于或等于反射光第9页/共83页(4)应用：全反射棱镜.光导纤维，如图.第10页/共83页2.光的色散(1)色散现象:白光通过三棱镜会形成由_到_七种色光组成的彩色光谱,如图.(2)成因:由于n红nn靛靛nn蓝蓝nn绿绿nn黄黄nn橙橙nn红红比较不同色光临界角的比较不同色光临界角的大小关系时产生错误大小关系时产生错误.没有根据临界角公式没有根据临界角公式sinC=sinC=比较出比较出不同色光在不同色光在abab面上发生全反射的临界面上发生全反射的临界角的大小关系导致错解角的大小关系导致错解.由不同色光折由不同色光折射率的大小关系，可以知道不同色光射率的大小关系，可以知道不同色光临界角的大小关系为临界角的大小关系为C C紫紫CC靛靛CC蓝蓝CC绿绿CC黄黄CC橙橙Cncnb，由此可知，a光的频率最大，传播速度最小，波长最短，b光的频率最小，波长最长，故选项C正确.第52页/共83页4.如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点,并偏折到F点,已知入射方向与边AB的夹角为=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点的光束平行第53页/共83页【解析】选A、C.在E点作出法线可知入射角为60,折射角为30,折射率为 ，A对;由光路的可逆性可知,在BC边上的入射角小于临界角,不会发生全反射,B错;根据公式介=可知C对;三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折,不会与入射到E点的光束平行,故D错.第54页/共83页5.(2011天津高考)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率.开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像.如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失.此时只须测量出_，即可计算出玻璃砖的折射率.请用你的测量量表示出折射率n=_.第55页/共83页【解析】若半圆形玻璃砖转过角时在半圆形玻璃砖直径一侧恰好看不到P1、P2的像，那么此时恰好发生了全反射.则过P1、P2的光线在玻璃砖内的入射角为，在空气中折射角为90，根据折射定律得n=，只要测出，就可求出玻璃砖的折射率.答案：玻璃砖直径边绕O点转过的角度第56页/共83页6.如图所示,一透明球体置于空气中,球半径R=10 cm,折射率n=MN是一条通过球心的直线,单色细光束AB平行于MN射向球体,B为入射点,AB与MN间距为 cm,CD为出射光线.(1)补全光路图并求出光从B点传到C点的时间;(2)求CD与MN所成的角.第57页/共83页【解析】(1)连接BC,如图所示.在B点光线的入射角、折射角分别标为i、r，sini=,所以i=45.由折射定律：在B点有：n=，sinr=,故r=30,BC=2Rcosr,t=代入数据解得t=8.210-10 s(2)由几何关系可知COP=15,OCP=135,=30答案:(1)见解析 (2)30第58页/共83页7.(1)如图所示，空气中有一折射率为 的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90、半径为R的扇形OAB，一束平行光平行于横截面，以45入射角照射到OA上，OB不透光，若只考虑首次入射到圆弧 上的光，则 上有光透出部分的弧长为()A.RB.RC.RD.R第59页/共83页(2)如图是一个 圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线.已知该棱镜的折射率n=，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线从MN弧上的哪一部分射出？第60页/共83页【解析】(1)选B.由sinC=可知,光在玻璃柱体中发生全反射的临界角C=45.据折射定律可知所有光线从AO进入玻璃柱体后的折射角均为30.从O点入射后的折射光线将沿半径从C点射出.假设从E点入射的光线经折射后到达D点时刚好发生全反射，则ODE=45.如图所示，由几何关系可知=45，故弧长 R，故B正确.第61页/共83页(2)由该棱镜的折射率n=可知其临界角C满足：sinC=可求出GG1左边的入射光线没有发生全反射，其右边的光线全部发生全反射.所以光线只能从圆弧NG1射出.答案：(1)B (2)光线只能从圆弧NG1射出【总结提升】如何寻找光线照射的范围求光线照射的范围时，关键是找出边界光线，如果发生全反射，刚好能发生全反射时的临界光线就是一条边界光线，而另一条光线可以通过分析找出.确定临界光线时，关键是确定光线在什么位置时入射角等于临界角.第62页/共83页8.在“测定玻璃折射率”的实验中(1)操作步骤如下：先在白纸上画出一条直线aa代表两种介质的界面，过aa上的O点画出界面的法线NN，并画一条线段AO作为入射光线.把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa对齐.在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像.调整视线方向，直到P1的像被P2挡住.再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像和P3，记下P3、P4的位置.移去大头针和玻璃砖，连接P3、P4作为折射光线，测量出入射角1与折射角2，填入表格中.第63页/共83页上述操作步骤中存在严重的缺漏，应作的补充是_.(2)实验中测出了多组入射角1与折射角2，并作出了sin1-sin2图像如图.则下列说法正确的是_.A.实验时，光线是由空气射入玻璃B.玻璃的折射率为0.67C.玻璃的折射率为1.5D.玻璃临界角的正弦值为0.67第64页/共83页【解析】(1)步骤中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb，步骤中应通过P3、P4的连线与bb的交点O和aa上的入射点O，作出玻璃砖中的光线OO.(2)由图可看出入射角1小于折射角2，因此，光线应该是由玻璃射入空气；则玻璃折射率 故sinC=0.67，所以选项C、D正确.答案：(1)见解析 (2)C、D第65页/共83页9.(1)一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b.已知a光的频率小于b光的频率.下面哪个光路图可能是正确的()第66页/共83页(2)(2012沈阳模拟)如图所示，含有两种单色光的一细光束，以入射角射入厚度为d的平行玻璃砖中，该玻璃砖对两种单色光的折射率分别为n1和n2，且n1n2.求两束单色光从下表面射出时出射点之间的距离.第67页/共83页【解析】(1)选B.由于a光的频率小于b光的频率，可知a光的折射率小于b光的折射率.在上表面a、b两束单色光的入射角相同，由折射定律可判断出a光的折射角大于b光的折射角.在下表面光线由玻璃射向空气，光线折射率应为折射角正弦比入射角正弦，故下表面的折射角应与上表面的入射角相同，即通过玻璃砖后的出射光线应与原入射光线平行.第68页/共83页(2)光路图如图所示，x=x2-x1联立各式解得x=答案：(1)B (2)第69页/共83页10.(2011海南高考)一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1=0.6 m，尾部下端Q略高于水面；赛艇正前方离赛艇前端s1=0.8 m处有一浮标，示意如图.一潜水员在浮标前方s2=3.0 m处下潜到深度为h2=4.0 m时，看到标记刚好被浮标挡住，此处看不到船尾端Q；继续下潜h=4.0 m，恰好能看见Q.求：(1)水的折射率n；(2)赛艇的长度l.(可用根式表示)第70页/共83页【解析】(1)如图所示，第71页/共83页(2)刚好看到Q点时的光路图如图所示.船尾发出的到人眼的光线的折射角等于全反射临界角，设为C，则x=s1+s2+ly=h2+h联立以上4个方程解得答案：(1)(2)第72页/共83页11.(1)(2011山东高考)如图所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角AOB=60.一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰平行于OB.求介质的折射率.折射光线中恰好射到M点的光线_(填“能”或“不能”)发生全反射.第73页/共83页(2)如图所示，A、B为一直光导纤维，A、B之间距离为s，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A点传输到B点所用时间为t，求光导纤维所用材料的折射率n.第74页/共83页【解析】(1)由题意画出光路图如图所示，可得入射角1=60，折射角2=30，由折射定律可得此介质的折射率为第75页/共83页由题意画出恰好经过M点的折射光线如图所示，可得出此时射向M点的入射角为180-30-90-30=30，全反射的临界角 故不能发生全反射.(2)光脉冲信号由A点进入光导纤维后，沿AO方向照射到O点，此时入射角恰好等于临界角.光在此介质中的速度为v，而沿水平方向的分速度为vsin，沿水平方向传播的距离为s.第76页/共83页设介质的折射率为n，则有sin=sinC=，n=，t=，由三式解得 ，所以答案：(1)不能 (2)第77页/共83页12.如图所示，一棱镜的截面为直角三角形ABC，A30,斜边ABa，棱镜材料的折射率为n=.在此截面所在的平面内，一条光线以45的入射角从AC边的中点M射入棱镜画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况)【解题指南】解答本题的关键点有三个：(1)正确求出临界角；(2)根据临界角正确地画出光路图；(3)根据折射定律和几何关系列方程求解.第78页/共83页【解析】设入射角为1，折射角为2，由折射定律得 =n 由已知条件及式得2=30 如果入射光线在法线的右侧，光路图如图所示，设出射点为F，由几何关系可得AFM90AF=a 即出射点在AB边上离A点 a的位置.第79页/共83页如果入射光线在法线的左侧，光路图如图所示设折射光线与AB的交点为D由几何关系可知，在D点的入射角60设全反射的临界角为C，则sinC=由和已知条件得C=45因此，光在D点发生全反射设此光线的出射点为E，由几何关系得DEB=90BD=a-2AF第80页/共83页BE=BDsin30联立式得BE=a即出射点在BC边上离B点 a的位置答案：见解析第81页/共83页第82页/共83页感谢您的观看！第83页/共83页
