高考物理 光的折射 全反射 色散课件.ppt

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1、2021/8/11 星期三1内容要求光的折射定律折射率全反射光导纤维光的干涉、衍射和偏振现象实验：测定玻璃的折射率用双缝干涉测光的波长2021/8/11 星期三2本章包括“光的折射”、“光的波动性”两部分“光的折射”以光的直线传播为基础，主要讨论光的折射现象中所遵循的基本规律折射定律其中光的折射定律、折射率、全反射现象及几何光路图是本章的重点之一对光的波动性这部分内容，高考命题一般比较简单，由于这部分知识大多是从理论上作了初步解释，没有严格的定量推导，命题的方向将突出实际现象的解释和应用，如增透膜、劈尖干涉等2021/8/11 星期三3本章复习的重点及核心内容是光的折射定律、全反射现象和光的干

2、涉等掌握光的折射定律及折射率的计算，会分析全反射现象，了解光导纤维的工作原理在光的波动性的复习中，应会分析干涉条件及干涉等现象本章所涉及的概念、规律、现象必须理清并熟练掌握复习时，一定要多看课本，尤其是与实际联系较多的内容要反复阅读，加深理解2021/8/11 星期三4课时1光的折射全反射色散2021/8/11 星期三5知识点一光的折射定律知识回顾光 的 折 射：光 从 一 种 介 质 射 入 另 一 种 介 质 中，在 两 种 介 质 的 界 面 处，发生改变，这种现象叫光的折射光的折射定律：折射光线、法线、入射光线都在 ；折射光线和入射光线分居在 两侧；入射角的正弦值与折射角的正弦值的比值

3、 ，传播方向传播方向同一个平面内同一个平面内法线法线恒定恒定2021/8/11 星期三6要点深化1在光的折射中光路是可逆的2折射不仅可以改变光的传播方向，还可以改变光束的性质3光从一种介质射入另一种介质时，折射角大小随着入射角大小的变化而变化，但是两个角的正弦值之比恒定2021/8/11 星期三7基础自测如图1所示，光线以入射角1从空气射向折射率n的玻璃表面(1)当入射角145时，反射光线与折射光线间的夹角为多少？(2)当入射角1为多少时，反射光线与折射光线垂直图图12021/8/11 星期三82021/8/11 星期三9知识点二折射率知识回顾折射率：光从空气或真空进入某种介质中，入射角的 和

4、折射角的正弦值之比，叫该介质的折射率，介质的折射率等于光在 的速度c与光在该介质中的传播速度v的比值，正弦值正弦值真空中真空中2021/8/11 星期三10要点深化1某种介质的折射率是指光从真空或空气进入该介质时入射角与折射角的正弦值之比如果是从该介质进入空气或真空，则入射角与折射角的正弦值之比等于折射率的倒数2介质的折射率实际上指的是绝对折射率，所谓绝对折射率是指光从真空进入介质时入射角与折射角的正弦值之比3空气的折射率1，其他介质的折射率都1.4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2021/8/11 星期三115折射率大小反映了介质的光学性质和入射光的频率：

5、(1)折射率越大，说明介质对光的偏折作用越大，光线偏离原来传播方向的程度越厉害(2)介质对光的折射率越大，说明该光在该介质中的传播速度越小(3)相对于同一介质，折射率越大的光，其频率越大注意：折射率由介质本身和光的频率共同决定，同一频率的光对不同介质折射率不同，不同频率的光对同一介质折射率也不同2021/8/11 星期三12基础自测如图2所示，光在真空和介质的界面MN上发生偏折，那么下列说法正确的是()A光是从真空射向介质B介质的折射率为1.73C光在介质中的传播速度为1.73108 m/sD反射光线与折射光线成60角图图22021/8/11 星期三13答案：BC2021/8/11 星期三14

6、知识点三全反射知识回顾1光密介质和光疏介质两种介质相比较，折射率 的介质叫光密介质，折射率 的介质叫光疏介质2临界角(C)：折射角等于 时的入射角叫临界角当光线从某种介质射向真空(或空气)时的临界角的正弦值为sin C .大大小小902021/8/11 星期三153全反射：光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于或等于临界角，折射光线消失，只产生反射的现象叫全反射4产生全反射的条件：(1)光要从 进入 ，此时折射角大于入射角(2)入射角要 或等于临界角光密介质光密介质光疏介质光疏介质大于大于2021/8/11 星期三16要点深化1光密介质和光疏介质是相对而言的同一种介质，相对于其他不同的介质

7、，可能是光密介质，也可能是光疏介质2光从光疏介质射入光密介质时，入射角大于折射角；光从光密介质射入光疏介质时，入射角小于折射角3如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象2021/8/11 星期三174光导纤维(1)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(2)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角，从而发生全反射2021/8/11 星期三18基础自测(2010山东高考)如图3所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆

8、弧形状，一细束单色光由MN端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出图图32021/8/11 星期三19求该玻璃棒的折射率若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时_(填“能”、“不能”或“无法确定能否”)发生全反射图42021/8/11 星期三202021/8/11 星期三21知识点四棱镜光的色散知识回顾1光的色散：通过三棱镜后，出射光束变为七色光的光束，这种现象叫光的色散2光谱：由七色光组成的 称光谱白光白光红、橙、黄、红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫绿、蓝、靛、紫光带光带2021/8/11 星期三223棱镜(1)含义：截面是 的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的

9、色散表明：各色光在同一介质中的 不同(2)三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向光密三棱镜：当光线从一侧面射入，从另一侧面射出时，光线两次均向底面偏折光疏三棱镜：当光线从一侧面射入，从另一侧面射出时，光线两次均向顶角偏折三角形三角形折射率折射率2021/8/11 星期三23全反射棱镜(等腰直角棱镜)：当光线从一直角边 射入时，在斜边发生全反射，从另一直角边垂直射出当光线垂直于斜边射入时，在 发生全反射后又垂直于斜边射出全反射棱镜对光路的控制如图5所示图5垂直垂直两直角边两直角边2021/8/11 星期三24全反射棱镜的优点：全反射棱镜和平面镜在改变光路方面，效果是相同的，相比之下，全反射棱镜成像

10、更 ，光能损失更 (3)三棱镜成像：当物体发出的光线从三棱镜的一侧面射入，从另一侧面射出时，逆着出射光线可以看到物体的 清晰清晰少少虚像虚像2021/8/11 星期三25要点深化1全反射棱镜不能用平面镜替代因为平面镜是在玻璃后表面镀银而成的从发光点S发出的光照到平面镜上，经前玻璃面和后银面多次反射S点就会生成多个虚像，反射光线好像从n个虚像发出的，这些反射光叠加，就影响精密光学仪器的成像质量如图6所示图图62021/8/11 星期三26各种色光红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫1偏向角小大2折射率小大3介质中光速大小2021/8/11 星期三27基础自测如图7所示，一束只含有红光和紫光的较强复色光沿P

11、O方向垂直于AB边射入玻璃三棱镜后，分成两束沿OM和ON方向射出，则()AOM为红光，ON为紫光BOM为紫光，ON为红光COM为红光，ON为红紫色复合光DOM为紫光，ON为红紫色复合光图图72021/8/11 星期三28解析：两种光在AC面上都要发生反射，所以ON为红、紫复合光紫光的临界角小，所以在入射角相同的情况下，紫光先发生全反射，所以OM为红光答案：C2021/8/11 星期三29图图8 2021/8/11 星期三30答案(1)120(2)22021/8/11 星期三31题后反思应用光的折射定律解题的一般思路一定要画出比较准确的光路图，分析边界光线或临界光线利用几何关系和光的折射定律求解

12、注意在折射现象中，光路是可逆的2021/8/11 星期三32图图92021/8/11 星期三33(1)光在圆柱体中的传播速度；(2)距离直线AB多远的入射光线，折射后恰经过B点图102021/8/11 星期三342021/8/11 星期三352021/8/11 星期三36题型二光的全反射图11例2如图11所示，置于空气中的一不透明容器内盛满某种透明液体容器底部靠近器壁处有一竖直放置的6.0 cm长的线光源靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可以

13、看到线光源底端再将线光源沿同一方向移动8.0 cm，刚好可以看到其顶端求此液体的折射率n.2021/8/11 星期三37解析当线光源上某一点发出的光线射到未被遮光板遮住的液面上时，射到遮光板边缘O的那条光线的入射角最小若线光源底端在A点时，望远镜内刚好可以看到此光源底端，设过O点液面的法线为OO1，则AOO1图图122021/8/11 星期三382021/8/11 星期三39答案1.252021/8/11 星期三40题后反思联系实际的全反射问题通常需要建立一定的物理模型，这样能将看似很难解决的实际问题转化为熟悉的情境，所以读懂题意、获取有效信息，是解决这类问题的关键2021/8/11 星期三4

14、1图图132021/8/11 星期三42图图142021/8/11 星期三43题型三棱镜与色散问题例3abc为一全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如图15所示一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点O的位置保持不变，改变光线的入射方向(不考虑自bc面反射的光线)()图图152021/8/11 星期三44A使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出B使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则紫光将首先射出C使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面D使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光

15、将首先射出ab面2021/8/11 星期三45解析白光垂直入射ac面后直射到ab面，入射角为45，发生全反射说明棱镜的临界角C45，这是对从红光到紫光的所有色光说的当入射光顺时针偏转时，在ab面上发生色散，不同色光折射率不同，红光偏折小，紫光偏折大，如图16所示，射到ab面上时红光入射角小，紫光入射角大，但它们都小于45.图图162021/8/11 星期三46另一方面，棱镜对红光的临界角比紫光的临界角大，因此，入射光顺时针逐渐偏转时，在ab面上红光的入射角将首先小于临界角而射出ab面如果入射光逆时针偏转，则经ac面上的红光、紫光的入射角都大于45，都发生全反射而不可能从ab面射出答案A2021

16、/8/11 星期三47题后反思由于n红C紫，当白光顺时针转动而使ac面上的入射角增大，折射角也增大，但色散后的各色光在ab面上的入射角却减小，由于红光较紫光偏折程度小，故红光在ab面上的入射角首先小于临界角射出，并非紫光先射出，这一点很容易搞颠倒2021/8/11 星期三48变式31(2010福建福州3月质检)如图17所示，MN是位于竖直平面内的光屏，放在水平面上的半圆柱形玻璃砖的平面部分ab与屏平行由光源S发出的一束白光从半圆沿半径射入玻璃砖，通过圆心O再射到屏上在水平面内以O点为圆心沿逆时针方向缓缓转动玻璃砖，在光屏上出现了彩色光带当玻璃砖转动角度大于某一值时，屏上彩色光带中的某种颜色的色

17、光首先消失有关彩色的排列顺序和最先消失的色光是()A左紫右红，紫光B左红右紫，紫光C左紫右红，红光 D左红右紫，红光2021/8/11 星期三49图图17 图图182021/8/11 星期三50解析：如图18所示，由于紫光的折射率大，故在光屏MN上是左红右紫，并且是紫光先发生全反射，故选项B正确答案：B2021/8/11 星期三511(2010全国卷)频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图19所示下列说法正确的是()图图192021/8/11 星期三52A单色光1的波长小于单色光2的波长B在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C单色光1通过玻璃板

18、所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角2021/8/11 星期三53解析：根据题图知，光1的折射率较大，与光2相比，其波长较小，在玻璃中传播速度较小，临界角较小，通过玻璃的时间较大，选项A、D正确答案：AD2021/8/11 星期三54图图202021/8/11 星期三55答案：B图图212021/8/11 星期三563发出白光的细线光源ab，长度为l0，竖直放置，上端a恰好在水面以下，如图22.现考虑线光源ab发出的靠近水面法线(图中的虚线)的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以l1表示红光成的像

19、的长度，l2表示紫光成的像的长度，则()Al1l2l2l0Cl2l1l0 Dl2l1l0图图222021/8/11 星期三57解析：b点发出的光从水中射向空气时光线要远离法线，在入射角相同的情况下，紫光偏折更大，故折射光线的反向延长线与ab的交点更偏上，像的长度更小，故选项D正确或者直接算出b点的像深，图232021/8/11 星期三58 答案：答案：D2021/8/11 星期三594如图24，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行此玻璃的折射率为()图图242021/8/11 星期三60答案：C图图25 2021/8/11 星期三615某同学用如下方法测玻璃的折射率：先将平行玻璃砖固定在水平桌面的白纸上，画出两侧界面MN、PQ，在玻璃砖的一侧用激光照射，在光源同侧且与MN平行的光屏上得到两光点A、B，两光线的位置如图26所示测得入射光线与界面的夹角为30，光屏上两光点之间的距离L3.0 cm，玻璃砖的厚度h2.0 cm，求玻璃的折射率图图262021/8/11 星期三62解析：图27光路图如图27所示，可知OO与AB的距离相等2021/8/11 星期三63 答案：答案：1.442021/8/11 星期三64谢谢观赏谢谢观赏2021/8/11 星期三652021/8/11 星期三66