人教版高三物理总复习 12.1光的折射和全反射课件 鲁科.ppt

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1、第一节第一节光的折射和全反射光的折射和全反射2021/8/9 星期一1一、光的折射一、光的折射1定定义：光：光线从一种介从一种介质进入另一种介入另一种介质时，_发生改生改变的的现象叫做光的折射象叫做光的折射现象象2折射定律：折射光折射定律：折射光线与与_、_处在同一平面内；折射光在同一平面内；折射光线与入射光与入射光线分分别位于位于_的两的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦；入射角的正弦与折射角的正弦成成_传播方向播方向入射光入射光线法法线法法线正比正比2021/8/9 星期一23折射率：光从折射率：光从_射入某种介射入某种介质发生折射生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做，入射角的正弦

2、与折射角的正弦之比，叫做这种介种介质的的绝对折射率折射率简称折射率称折射率实验证明，介明，介质的折射率等于光在真空中与在的折射率等于光在真空中与在该介介质中的中的传播速度之比，即播速度之比，即nc/v.任何介任何介质的折射的折射率都率都_1.两种介两种介质相比相比较，折射率，折射率较大的介大的介质叫做叫做_介介质，折射率，折射率较小的介小的介质叫做叫做_介介质真空真空大于大于光密光密光疏光疏2021/8/9 星期一3二、光的全反射二、光的全反射1定定义：光照射到两种介：光照射到两种介质界面上界面上时，光，光线全部全部被反射回原介被反射回原介质的的现象称象称为全反射全反射现象象2发生全反射的条件

3、：生全反射的条件：(1)光光线从从_介介质射向射向_介介质(2)入射角入射角_临界角界角3临界角：折射角等于界角：折射角等于90时的入射角的入射角设光光线从从_射向射向_时的的临界角界角为C，光密光密光疏光疏大于或等于大于或等于某种介某种介质真空或空气真空或空气2021/8/9 星期一42021/8/9 星期一53棱棱镜(1)含含义：截面是：截面是_的玻璃的玻璃仪器，可以使器，可以使光光发生色散，白光的色散表明各色光在同一生色散，白光的色散表明各色光在同一介介质中的中的_不同不同(2)三棱三棱镜对光光线的作用：改的作用：改变光的光的传播方向，播方向，使复色光使复色光发生色散生色散三角形三角形折

4、射率折射率2021/8/9 星期一64各种色光的比较各种色光的比较颜色色红橙黄橙黄绿蓝靛紫靛紫频率率低低高高同一介同一介质折射率折射率小小大大同一介同一介质中速度中速度大大小小波波长大大小小临界角界角大大小小2021/8/9 星期一7课堂互动讲练课堂互动讲练一、光的折射定律和折射率一、光的折射定律和折射率1折射定律折射定律(如如图1211所示所示)图12112021/8/9 星期一82021/8/9 星期一92折射率的理解折射率的理解(1)某种介某种介质的折射率是指光从真空或空气的折射率是指光从真空或空气进入入该介介质时入射角与折射角的正弦入射角与折射角的正弦值之比之比如果是从如果是从该介介质

5、进入空气或真空，入空气或真空，则入射角入射角与折射角的正弦与折射角的正弦值之比等于折射率的倒数之比等于折射率的倒数(2)介介质的折射率的折射率实际上指的是上指的是绝对折射率，折射率，所所谓绝对折射率是指光从真空折射率是指光从真空进入介入介质时入入射角与折射角的正弦射角与折射角的正弦值之比之比2021/8/9 星期一10(3)折射率的大小由介质本身和光的频率共同折射率的大小由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关决定，与入射角、折射角的大小无关(4)折射率大小反映了介质的光学性质和入射折射率大小反映了介质的光学性质和入射光的频率：光的频率：折射率越大，说明介质对光的折射率越大，说

6、明介质对光的偏折作用越大，光线偏离原来传播方向的程偏折作用越大，光线偏离原来传播方向的程度越厉害度越厉害介质对光的折射率越大，说明介质对光的折射率越大，说明该光在介质中的传播速度越小该光在介质中的传播速度越小相对于同相对于同一介质，折射率越大的光，其频率越大一介质，折射率越大的光，其频率越大2021/8/9 星期一112021/8/9 星期一12即即时应用用1(2011年泉州年泉州测试)如如图1212，MN是一条通是一条通过透明球体球心的直透明球体球心的直线一一单色色细光束光束AB平行于平行于MN射向球体，射向球体，B为入射点，入射点，图12122021/8/9 星期一132021/8/9 星

7、期一142021/8/9 星期一15二、光的全反射二、光的全反射现象的理解象的理解1光疏介光疏介质与光密介与光密介质(1)光密介光密介质和光疏介和光疏介质是相是相对而言的同一而言的同一种介种介质，相，相对于其他不同的介于其他不同的介质，可能是光，可能是光密介密介质，也可能是光疏介，也可能是光疏介质(2)光从光疏介光从光疏介质射入光密介射入光密介质时，入射角大，入射角大于折射角；光从光密介于折射角；光从光密介质射入光疏介射入光疏介质时，入射角小于折射角入射角小于折射角2021/8/9 星期一16(3)如果光如果光线从光疏介从光疏介质进入光密介入光密介质，则无无论入射角多大，都不会入射角多大，都不

8、会发生全反射生全反射现象象2对全反射全反射现象的象的认识(1)在光的反射和全反射在光的反射和全反射现象中，均遵循光的象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的反射定律，光路均是可逆的(2)光光线射向两种介射向两种介质的界面上的界面上时，往往同，往往同时发生光的折射和反射生光的折射和反射现象，但在全反射象，但在全反射现象象中，只中，只发生全反射，不生全反射，不发生折射，折射角等生折射，折射角等于于90时，实际上就已上就已经没有折射光没有折射光线了了2021/8/9 星期一17图图12132021/8/9 星期一18(3)光光导纤维光光导纤维简称称“光光纤”，如，如图1213所示，所示，它是非常它是

9、非常细的特制玻璃的特制玻璃丝(直径在几微米到一直径在几微米到一百微米之百微米之间)，由内芯和外套两，由内芯和外套两层组成内芯成内芯的折射率比外套大，光在内芯中的折射率比外套大，光在内芯中传播播时，在，在内芯与外套的界面上内芯与外套的界面上发生全反射光生全反射光纤通信通信就是利用了全反射原理就是利用了全反射原理2021/8/9 星期一19即即时应用用图12142021/8/9 星期一20A当当145时会会发生全反射生全反射现象象B无无论入射角入射角1是多大，折射角是多大，折射角2都不会超都不会超过45C当入射角当入射角160时，折射角，折射角230D当入射角当入射角160时，反射光，反射光线与折

10、射光与折射光线垂直垂直解析：解析：选B.本本题入射光入射光线是从光疏介是从光疏介质射向射向光密介光密介质，折射角小于入射角，不会，折射角小于入射角，不会发生全生全反射反射现象，象，选项A不正确反之，若光不正确反之，若光线从玻从玻璃射向空气，会璃射向空气，会发生全反射，可生全反射，可计算出其算出其临界角界角C，2021/8/9 星期一212021/8/9 星期一22三、光的折射和反射三、光的折射和反射对光路的控制光路的控制1玻璃玻璃砖对光路的控制光路的控制两面平行的玻璃两面平行的玻璃砖，出射光，出射光线和入射光和入射光线平平行，且光行，且光线发生了生了侧移如移如图1215.图12152021/8

11、/9 星期一232三棱三棱镜对光路的控制光路的控制(1)光密三棱光密三棱镜：光：光线两次折射均向底面偏折，偏两次折射均向底面偏折，偏折角折角为，如，如图1216所示所示(2)光疏三棱光疏三棱镜：光：光线两次折射均向两次折射均向顶角偏折角偏折(3)全反射棱全反射棱镜(等腰直角棱等腰直角棱镜)，如，如图1217.图1216图12172021/8/9 星期一24当光当光线从一直角从一直角边垂直射入垂直射入时，在斜，在斜边发生全反射，从另一直角生全反射，从另一直角边垂直射出垂直射出(如如图1217甲甲)当光当光线垂直于斜垂直于斜边射入射入时，在两直角，在两直角边发生全反射后又垂直于斜生全反射后又垂直于

12、斜边射出射出(如如图乙乙)，入射，入射光光线和出射光和出射光线互相平行互相平行名名师点睛：点睛：不同不同颜色的光色的光频率不同，在同一率不同，在同一种介种介质中的折射率、光速也不同，中的折射率、光速也不同，发生全反生全反射射现象的象的临界角也不同界角也不同2021/8/9 星期一25即即时应用用3.一束一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光出射光线相相对于入射光于入射光线侧移了一段距离移了一段距离在下列情况下，出射光在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是移距离最大的是()A红光以光以

13、30的入射角入射的入射角入射B红光以光以45的入射角入射的入射角入射C紫光以紫光以30的入射角入射的入射角入射D紫光以紫光以45的入射角入射的入射角入射2021/8/9 星期一262021/8/9 星期一272021/8/9 星期一282021/8/9 星期一29经典题型探究经典题型探究题型一题型一光的折射的计算光的折射的计算例例例例1 12021/8/9 星期一30图12182021/8/9 星期一31【解析】【解析】设入射光入射光线与与1/4球体的交点球体的交点为C，连接接OC，OC即即为入射点的法入射点的法线因此，因此，图1219中的角中的角i为入射角入射角过C点作球体点作球体水平表面的

14、垂水平表面的垂线，垂足，垂足为B2021/8/9 星期一32图12192021/8/9 星期一332021/8/9 星期一34【答案】【答案】602021/8/9 星期一35【规律律总结】应用光的折射定律解用光的折射定律解题的一的一般思路般思路(1)一定要画出比一定要画出比较准确的光路准确的光路图，分析，分析边界界光光线或或临界光界光线；(2)利用几何关系和光的折射定律求解；利用几何关系和光的折射定律求解；(3)注意在折射注意在折射现象中，光路是可逆的象中，光路是可逆的2021/8/9 星期一36题型二题型二光的全反射规律的应用光的全反射规律的应用 (满分分样板板10分分)(2011年福州年福

15、州预测卷卷)如如图12110所示，所示，AB为一直光一直光导纤维，AB之之间距离距离为s，使一光脉冲信号从光，使一光脉冲信号从光导纤维中中间入射，入射，射入后在光射入后在光导纤维与空气的界面上恰好与空气的界面上恰好发生全反生全反射，由射，由A点点传输到到B点所用点所用时间为t，求光，求光导纤维所用材料的折射率所用材料的折射率n.例例例例2 22021/8/9 星期一37图121102021/8/9 星期一382021/8/9 星期一392021/8/9 星期一402021/8/9 星期一41【规律律总结】分析光的全反射、分析光的全反射、临界角界角问题的一般思路：的一般思路：(1)画出恰好画出恰

16、好发生全反射的光路生全反射的光路(2)利用几何知利用几何知识分析分析线、角关系，找出、角关系，找出临界界角角(3)以以刚好好发生全反射的光生全反射的光线为比比较对象来判象来判断光路是否断光路是否发生全反射，从而画出其他光生全反射，从而画出其他光线的光路的光路图2021/8/9 星期一42题型三题型三光的色散、折射和全反射的综合应用光的色散、折射和全反射的综合应用(2011年山年山东潍坊模坊模拟)如如图12111所示，所示，一束截面一束截面为圆形形(半径半径为R)的平行复色光垂直射向的平行复色光垂直射向一玻璃半球的平面，一玻璃半球的平面，经折射后在屏幕折射后在屏幕S上形成一个上形成一个圆形彩色亮

17、区已知玻璃半球的半径形彩色亮区已知玻璃半球的半径为R，屏幕，屏幕S至球心的距离至球心的距离为D(D3R)，不考，不考虑光的干涉和衍光的干涉和衍射，射，试问：(1)在屏幕在屏幕S上形成的上形成的圆形亮区的最外形亮区的最外侧是什么是什么颜色？色？(2)若玻璃半球若玻璃半球对(1)中色光的折射率中色光的折射率为n，请你求你求出出圆形亮区的最大半径形亮区的最大半径例例例例3 32021/8/9 星期一43图图121112021/8/9 星期一44【思路点【思路点拨】解答此解答此题应把握以下两点：把握以下两点：(1)依据不同色光的折射率分析外依据不同色光的折射率分析外侧光色光色(2)作出作出边界光界光线的的传播光路，据光的全反射播光路，据光的全反射及相关几何知及相关几何知识求解最大半径求解最大半径2021/8/9 星期一452021/8/9 星期一462021/8/9 星期一472021/8/9 星期一482021/8/9 星期一49