人教版高三物理高考第一轮复习课件:光 光的折射 全反射 (2).ppt
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1、第十三章 光第第1 1课时课时 光的折射光的折射 全反射全反射考点自清考点自清一、光的折射一、光的折射1.1.定义:光线从一种介质进入另一种介质时,定义:光线从一种介质进入另一种介质时,发生改变的现象叫做光的折射现象发生改变的现象叫做光的折射现象.2.2.折射定律:折射光线与折射定律:折射光线与 、处在同处在同 一平面内;折射光线与入射光线分别位于一平面内;折射光线与入射光线分别位于 的两侧;入射角的正弦与折射角的正弦成的两侧;入射角的正弦与折射角的正弦成 .传传播方向播方向法线法线入射光线入射光线法线法线正比正比2021/8/9 星期一13 3.折折射射率率:光光从从 射射入入某某种种介介质
2、质发发生生折折射射时时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫做这种入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫做这种 介质的绝对折射率介质的绝对折射率.简称折射率简称折射率.真空真空 实验证明,介质的折射率等于光在真空中与在实验证明,介质的折射率等于光在真空中与在该介质中的传播速度之比,即该介质中的传播速度之比,即n n=c c/v v.任何介质任何介质的折射率都的折射率都 1.1.两种介质相比较,折射率较大的介质叫做两种介质相比较,折射率较大的介质叫做 介质,折射率较小的介质叫做介质,折射率较小的介质叫做 介质介质.大于大于光密光密光疏光疏2021/8/9 星期一2二、光的全反射二、光的全反射1.1.光
3、照射到两种介质界面上时,光线全部被反射光照射到两种介质界面上时,光线全部被反射 回原介质的现象称为全反射现象回原介质的现象称为全反射现象.2.2.发生全反射的条件:发生全反射的条件:(1 1)光线从)光线从 介质射向介质射向 介质介质.(2 2)入射角)入射角 临界角临界角.光密光密光疏光疏大于或等于大于或等于3 3.临临界界角角:折折射射角角等等于于9 90 0时时的的入入射射角角.设设光光线线从从 射射向向 时时的的临临界界角角为为C C,则则某种介质某种介质真空或空气真空或空气2021/8/9 星期一34.4.应用应用 (1 1)全反射棱镜)全反射棱镜 (2 2)光光导导纤纤维维:实实际
4、际用用的的光光导导纤纤维维是是非非常常细细的的 特特制制玻玻璃璃丝丝,直直径径只只有有几几微微米米到到一一百百微微米米之之 间,在内芯和外套的界面上发生全反射间,在内芯和外套的界面上发生全反射.特别提醒特别提醒 (1 1)光光从从真真空空射射入入介介质质时时,临临界界角角 C C又又可可以以理理解解 为最大折射角为最大折射角.(2 2)光光从从真真空空(或或空空气气)射射入入介介质质时时,在在界界面面 处处既既发发生生折折射射,又又发发生生反反射射,而而由由介介质质射射向向真真 空(或空气)时,空(或空气)时,有可能要发生全反射有可能要发生全反射.2021/8/9 星期一4三、棱镜、光的色散三
5、、棱镜、光的色散1.1.光的色散:含有多种颜色的光被分解为单色光光的色散:含有多种颜色的光被分解为单色光 的现象的现象.2.2.光谱:含有多种颜色的光被分解后,各种色光光谱:含有多种颜色的光被分解后,各种色光 按其波长的有序排列按其波长的有序排列.3.3.棱镜棱镜 (1 1)含义:截面是)含义:截面是 的玻璃仪器,可以使的玻璃仪器,可以使 光发生色散,白光的色散表明各色光在同一介光发生色散,白光的色散表明各色光在同一介 质中的质中的 不同不同.(2 2)三三棱棱镜镜对对光光线线的的作作用用:改改变变光光的的传传播播方方 向,使复色光发生色散向,使复色光发生色散.三角形三角形折射率折射率2021
6、/8/9 星期一54.4.各种色光的比较各种色光的比较 颜色颜色红红 橙橙 黄黄 绿绿 蓝蓝 靛靛 紫紫频率频率低低 高高同一介质折射率同一介质折射率小小 大大同一介质中速度同一介质中速度大大 小小波长波长大大 小小临界角临界角大大 小小 2021/8/9 星期一6热点一热点一 折射率的理解折射率的理解1 1.某某种种介介质质的的折折射射率率是是指指光光从从真真空空或或空空气气进进入入该该 介介质质时时入入射射角角与与折折射射角角的的正正弦弦值值之之比比.如如果果是是从从 该该介介质质进进入入空空气气或或真真空空,则则入入射射角角与与折折射射角角的的 正弦值之比等于折射率的倒数正弦值之比等于折
7、射率的倒数.2 2.介介质质的的折折射射率率实实际际上上指指的的是是绝绝对对折折射射率率,所所谓谓 绝绝对对折折射射率率是是指指光光从从真真空空进进入入介介质质时时入入射射角角与与 折射角的正弦值之比折射角的正弦值之比.3 3.折折射射率率的的大大小小由由介介质质本本身身和和光光的的频频率率共共同同决决 定,与入射角、折射角的大小无关定,与入射角、折射角的大小无关.热点聚集热点聚集2021/8/9 星期一74 4.折折射射率率大大小小反反映映了了介介质质的的光光学学性性质质和和入入射射光光的的 频频率率:(1 1)折折射射率率越越大大,说说明明介介质质对对光光的的偏偏折折 作作用用越越大大,光
8、光线线偏偏离离原原来来传传播播方方向向的的程程度度越越厉厉 害害.(2 2)介介质质对对光光的的折折射射率率越越大大,说说明明该该光光在在 介介质质中中的的传传播播速速度度越越小小.(3 3)相相对对于于同同一一介介 质,折射率越大的光,其频率越大质,折射率越大的光,其频率越大.2 2.折折射射率率由由介介质质本本身身性性质质与与光光的的频频率率共共同同决决 定,与入射角的大小无关定,与入射角的大小无关.热点二热点二 全反射现象的理解与应用全反射现象的理解与应用1 1.光光密密介介质质和和光光疏疏介介质质是是相相对对而而言言的的.同同一一种种介介 质质,相相对对于于其其他他不不同同的的介介质质
9、,可可能能是是光光密密介介 质,也可能是光疏介质质,也可能是光疏介质.2 2.光光从从光光疏疏介介质质射射入入光光密密介介质质时时,入入射射角角大大于于折折 射射角角;光光从从光光密密介介质质射射入入光光疏疏介介质质时时,入入射射角角 小于折射角小于折射角.3 3.如如果果光光线线从从光光疏疏介介质质进进入入光光密密介介质质,则则无无论论入入 射角多大,都不会发生全反射现象射角多大,都不会发生全反射现象.2021/8/9 星期一94.4.光导纤维光导纤维 (1 1)结构:光导纤维(简称光纤),是一种透)结构:光导纤维(简称光纤),是一种透 明的玻璃纤维丝,由内芯和外套两层组成,内明的玻璃纤维丝
10、,由内芯和外套两层组成,内 芯的折射率大于外套的折射率,即内芯是光密芯的折射率大于外套的折射率,即内芯是光密 介质,外套是光疏介质介质,外套是光疏介质.(2 2)原理:光在光纤的内芯中传播,每次射到)原理:光在光纤的内芯中传播,每次射到 内、外层的界面上时,都要求入射角大于临界内、外层的界面上时,都要求入射角大于临界 角,从而发生全反射角,从而发生全反射.2021/8/9 星期一10热点三热点三 平行玻璃砖与三棱镜比较平行玻璃砖与三棱镜比较类别类别项目项目平行玻璃砖平行玻璃砖三棱镜三棱镜结构结构上下表面是平行的上下表面是平行的横截面为三角形横截面为三角形对光线对光线的作用的作用通过平行玻璃砖的
11、光通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向,线不改变传播方向,但要发生侧移但要发生侧移通过棱镜的光线经两次通过棱镜的光线经两次折射后,出射光线向棱折射后,出射光线向棱镜底面偏折镜底面偏折2021/8/9 星期一11讨论讨论侧移侧移d d的大小取决于的大小取决于平行板的厚度平行板的厚度h h、平、平行板介质的折射率行板介质的折射率n n和光线的入射角和光线的入射角偏折角偏折角 跟棱镜的材跟棱镜的材料有关料有关.折射率越大,折射率越大,偏折角越大偏折角越大.因同一介因同一介质对各种色光的折射质对各种色光的折射率不同,所以各种色率不同,所以各种色光的折射率不同,所光的折射率不同,所以各种色光的偏折角以各种
12、色光的偏折角也不同,形成色散现也不同,形成色散现象象应用实例应用实例测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率全反射棱镜,改变光全反射棱镜,改变光的行进方向的行进方向2021/8/9 星期一12 题型探究题型探究题型题型1 1 折射率的理解折射率的理解【例例1 1】一个圆柱形筒一个圆柱形筒,直径直径12 cm12 cm,高高16 cm16 cm,人人 眼在筒侧上方某处观察眼在筒侧上方某处观察,所见筒侧的深度为所见筒侧的深度为9 cm9 cm,当筒中装满液体时当筒中装满液体时,则恰能看到筒侧的最低点则恰能看到筒侧的最低点.求求:(1)(1)此液体的折射率此液体的折射率.(2)(2)光在此液体中的传播速度光
13、在此液体中的传播速度.2021/8/9 星期一13图图1答案答案2021/8/9 星期一14变式练习变式练习1 1 由某种透明物质制成的等腰直角棱镜由某种透明物质制成的等腰直角棱镜AOBAOB,图图1 1两腰都为两腰都为16 cm,16 cm,且且 两腰与两腰与OxOx和和OyOy轴都重合轴都重合,如图如图1 1 所示所示,从从BOBO边的边的C C点注视点注视A A棱棱,发现发现A A棱的位置在棱的位置在D D点点,在在C C、D D两两 点插上大头针点插上大头针,测出测出C C点的坐标为点的坐标为(0,12),(0,12),D D点的坐标点的坐标为为(9,0),(9,0),由此可以算出该透
14、明物质的折射率为多由此可以算出该透明物质的折射率为多大大?答案答案2021/8/9 星期一16题型题型2 2 光的全反射现象光的全反射现象【例例2 2】下列叙述中正确的是下列叙述中正确的是 ()A.A.背对阳光看玻璃球觉得比较明亮背对阳光看玻璃球觉得比较明亮,主要原因是光主要原因是光 在球中发生全反射在球中发生全反射 B.B.雨过天晴时雨过天晴时,空中出现的彩虹是因为阳光在水滴空中出现的彩虹是因为阳光在水滴 的表面上反射而形成的的表面上反射而形成的 C.C.常看到倒扣在水中的玻璃杯显得很明亮的原因常看到倒扣在水中的玻璃杯显得很明亮的原因 与水中上升的气泡很亮的原因是一样的与水中上升的气泡很亮的
15、原因是一样的 D.D.以上判断均不正确以上判断均不正确解析解析 背对阳光看玻璃球比较明亮背对阳光看玻璃球比较明亮,是光在玻璃球中是光在玻璃球中发生全反射发生全反射;彩虹是因为阳光在水滴中折射形成的彩虹是因为阳光在水滴中折射形成的;C;C项中现象的成因是由于光在介质表面发生了全项中现象的成因是由于光在介质表面发生了全反射反射,A.C,A.C项正确项正确.A A2021/8/9 星期一17变式练习变式练习下列现象中下列现象中,属于光的全反射现象的是属于光的全反射现象的是 ()A A肥皂泡上的彩色条纹肥皂泡上的彩色条纹 B B雨后天边出现彩虹雨后天边出现彩虹 C C早晨东方天边出现红色朝霞早晨东方天
16、边出现红色朝霞 D D荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮D解析解析肥皂泡上的彩色条纹属于光的干涉肥皂泡上的彩色条纹属于光的干涉;雨后彩虹雨后彩虹属于光的折射属于光的折射;早晨的红色朝霞是由于空气的散射早晨的红色朝霞是由于空气的散射作用作用;荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮,是由于光是由于光线在水珠中发生全反射线在水珠中发生全反射,D,D项正确项正确.2021/8/9 星期一18题型题型3 3 全反射及光路问题全反射及光路问题【例例3 3】如图如图2 2所示,用折射率所示,用折射率n n=2=2 的玻璃做成一个外径为的玻璃做成一个外径为R R的半球的
17、半球 形空心球壳形空心球壳.一束与一束与O OO O平行的平行的 平行光射向此半球的外表面,若平行光射向此半球的外表面,若 让一个半径为让一个半径为 的圆形遮光的圆形遮光 板的圆心过板的圆心过O OO O轴,并且垂直该轴放置轴,并且垂直该轴放置.则球则球壳内部恰好没有光线射入,问:壳内部恰好没有光线射入,问:(1 1)临界光线射入球壳时的折射角)临界光线射入球壳时的折射角2 2为多大?为多大?(2 2)球壳的内径)球壳的内径R R为多少?为多少?图图2 22021/8/9 星期一19解析解析 (1 1)由题图和几何知识)由题图和几何知识 由折射率的定义式由折射率的定义式 联立解出联立解出2 2
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