第3讲 光的折射 全反射 光的色散精选文档.ppt

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1、第3讲 光的折射 全反射 光的色散本讲稿第一页，共三十页本讲稿第二页，共三十页本讲稿第三页，共三十页本讲稿第四页，共三十页【答案】【答案】C 本讲稿第五页，共三十页1.全反射全反射(1)条件：条件：光从光密介光从光密介质质射入射入 入射角入射角 临临界角界角(2)现现象：折射光完全消失，只剩下象：折射光完全消失，只剩下 (3)临临界角：折射角等于界角：折射角等于90时时的入射角，用的入射角，用C表示，表示，sin C .(4)应应用：用：全反射棱全反射棱镜镜光光导纤维导纤维，如，如图图1232.光疏介光疏介质质大于或等于大于或等于反射光反射光本讲稿第六页，共三十页2光的色散光的色散(1)色散色

2、散现现象：白光通象：白光通过过三棱三棱镜镜会形成由会形成由 到到 七种色光七种色光组组成的彩色光成的彩色光谱谱，如，如图图1233.(2)成因：由于成因：由于n红红n紫紫，所以以相同的入射角射到棱，所以以相同的入射角射到棱镜镜界面界面时时，红红光和紫光的折射角不同，就是光和紫光的折射角不同，就是说说紫光偏折得更明紫光偏折得更明显显些，当它些，当它们们射出射出另一个界面另一个界面时时，紫光的偏折角，紫光的偏折角 ，红红光偏折角光偏折角 红红紫紫最大最大最小最小本讲稿第七页，共三十页本讲稿第八页，共三十页【针对训练】【针对训练】2华裔科学家高锟获得华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为

3、年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯光纤通讯之父之父”光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图图1234所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播下列所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播下列关于光导纤维的说法中正确的是关于光导纤维的说法中正确的是()A内芯的折射率比外套的大，光传播内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射时在内芯与外套的界面上发生全反射B内芯的折射率比外套的小，光传播内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射时在内芯与外套的界面上发生全反射C波长越短的光在光纤中传播的速度

4、越大波长越短的光在光纤中传播的速度越大D频率越大的光在光纤中传播的速度越大频率越大的光在光纤中传播的速度越大本讲稿第九页，共三十页【解析】【解析】光纤内芯比外套折射率大，在内芯与外套的界面上发光纤内芯比外套折射率大，在内芯与外套的界面上发生全反射，生全反射，A对、对、B错；频率大的光波长短，折射率大，在光纤中传播错；频率大的光波长短，折射率大，在光纤中传播速度小，速度小，C、D错错【答案】【答案】A本讲稿第十页，共三十页本讲稿第十一页，共三十页2对全反射现象的理解对全反射现象的理解(1)光必光必须须从光密介从光密介质质射入光疏介射入光疏介质质例如从水中或玻璃中射入空气中例如从水中或玻璃中射入空

5、气中(2)入射角必入射角必须须大于或等于大于或等于临临界角界角(3)全反射全反射现现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质质射射向光疏介向光疏介质时质时，在入射角逐，在入射角逐渐渐增大的增大的过过程中，反射光的能量逐程中，反射光的能量逐渐渐增增强强，折射光的能量逐，折射光的能量逐渐渐减弱，当入射角等于减弱，当入射角等于临临界角界角时时，折，折射光的能量已射光的能量已经经减弱减弱为为零，零，这时这时就就发发生了全反射生了全反射本讲稿第十二页，共三十页本讲稿第十三页，共三十页 (2012山东高考山东高考)如图如图1235所示，一玻璃球体的所示，一玻璃球体的半

6、径为半径为R，O为球心，为球心，AB为直径来自为直径来自B点的光线点的光线BM在在M点射出，点射出，出射光线平行于出射光线平行于AB，另一光线，另一光线BN恰好在恰好在N点发生全反射已知点发生全反射已知ABM30，求，求(1)玻璃的折射率；玻璃的折射率；(2)球心球心O到到BN的距离的距离本讲稿第十四页，共三十页本讲稿第十五页，共三十页1.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球球)对光路的控制对光路的控制 本讲稿第十六页，共三十页2.各种色光的比较各种色光的比较 本讲稿第十七页，共三十页本讲稿第十八页，共三十页【答案】【答案】r30光路图光路图(如图所示如图所示)本讲稿第十九

7、页，共三十页本讲稿第二十页，共三十页2实验步骤实验步骤(1)如如图图1238所示，把白所示，把白纸铺纸铺在木板上在木板上(2)在白在白纸纸上画一直上画一直线线aa作作为为界面，界面，过过aa上的一点上的一点O画出界面的画出界面的法法线线NN，并画一条，并画一条线线段段AO作作为为入射光入射光线线(3)把把长长方形玻璃方形玻璃砖砖放在白放在白纸纸上，并使其上，并使其长边长边与与aa重合，再重合，再用直尺画出玻璃用直尺画出玻璃砖砖的另一的另一边边bb.本讲稿第二十一页，共三十页(4)在在线线段段AO上上竖竖直地插上两枚大直地插上两枚大头针头针P1、P2.(5)从玻璃从玻璃砖砖bb一一侧侧透透过过玻

8、璃玻璃砖观砖观察大察大头针头针P1、P2的像，的像，调调整整视线视线的方向直到的方向直到P1的像被的像被P2的像的像挡挡住再在住再在bb一一侧侧插上两枚大插上两枚大头针头针P3、P4，使，使P3能能挡挡住住P1、P2的像，的像，P4能能挡挡住住P3本身及本身及P1、P2的像的像(6)移去玻璃移去玻璃砖砖，在拔掉，在拔掉P1、P2、P3、P4的同的同时时分分别记别记下它下它们们的的位置，位置，过过P3、P4作直作直线线OB交交bb于于O.连连接接O、O，OO就是玻璃就是玻璃砖砖内折射光内折射光线线的方向的方向AON为为入射角入射角OON为为折射角折射角(7)改改变变入射角，重复入射角，重复实验实

9、验本讲稿第二十二页，共三十页本讲稿第二十三页，共三十页本讲稿第二十四页，共三十页 (2012浙江高考浙江高考)在在“测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插实验中，某同学经正确操作插好了好了4枚大头针，如图枚大头针，如图12311甲所示甲所示本讲稿第二十五页，共三十页(1)在丙在丙图图中画出完整的光路中画出完整的光路图图；(2)对对你画出的光路你画出的光路图进图进行行测测量和量和计计算，求得算，求得该该玻璃玻璃砖砖的折射率的折射率n_(保留保留3位有效数字位有效数字)；(3)为为了了观测观测光在玻璃光在玻璃砖砖不同表面的折射不同表面的折射现现象，某同学做了两次象，某同学做了

10、两次实实验验，经经正确操作插好了正确操作插好了8枚大枚大头针头针，如，如图图乙所示乙所示图图中中P1和和P2是同是同一入射光一入射光线线上的上的2枚大枚大头针头针，其，其对应对应出射光出射光线线上的上的2枚大枚大头针头针是是P3和和_(填填“A”或或“B”)本讲稿第二十六页，共三十页【解析】【解析】(1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点，并延长分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点，并延长与玻璃砖边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的与玻璃砖边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖中传播的方向光路如图所示两交点，即为光线在玻璃砖中传播的方向光路如图所示本讲稿第二十七页，共三十页【答案】【答案】(1)如图所示如图所示(2)1.53(说明：说明：0.03范围内都可范围内都可)(3)A 本讲稿第二十八页，共三十页本讲稿第二十九页，共三十页本讲稿第三十页，共三十页