最新物理高三一轮复习系列《一轮复习讲义》86第14章 第3讲光的折射　全反射.pptx

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1、第十四章机械振动与机械波光电磁波与相对论第3讲光的折射全反射NEIRONGSUOYIN内容索引过好双基关研透命题点课时作业回扣基础知识 训练基础题目细研考纲和真题 分析突破命题点限时训练 练规范 练速度过好双基关一、光的折射定律折射率1.折射定律(1)内容：如图1所示，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的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成 比.同一平面正图1(2)表达式：n.(3)在光的折射现象中，光路是 的.可逆2.折射率(1)折射率是一个反映介质的 的物理量.(2)定义式：n .(3)计算公式：n ，因为vc，所以任何介质的折射率都 .(4)当光从真空(或空气

2、)斜射入某种介质时，入射角 折射角；当光由介质斜射入真空(或空气)时，入射角 折射角.光学性质大于1大于小于3.折射率的理解(1)折射率由 性质决定，与入射角的大小无关.(2)折射率与介质的 没有关系，光密介质不是指密度大的介质.(3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越 ，传播速度越 .介质本身密度大小自自测测1如图2所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中.当入射角是45时，折射角为30，则以下说法正确的是A.反射光线与折射光线的夹角为120B.该液体对红光的折射率为C.该液体对红光的全反射临界角为45D.当紫光以同样的入射角从空气射

3、到分界面时，折射角也是30图2二、全反射光导纤维1.定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部 ，只剩下反射光线的现象.2.条件：(1)光从光密介质射入光疏介质.(2)入射角 临界角.3.临界角：折射角等于90时的入射角.若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则sin C .介质的折射率越大，发生全反射的临界角越 .消失大于或等于小4.光导纤维光导纤维的原理是利用光的 ，如图3所示.图3全反射自自测测2教材P53第1题(多选)光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是A.a是光密介质，b是光疏

4、介质B.光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度C.光的入射角必须大于或等于临界角D.必须是单色光研透命题点命题点一折射定律和折射率的理解及应用1.对折射率的理解(1)折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小v .(2)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.(3)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同.2.光路的可逆性在光的折射现象中，光路是可逆的.如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射.例例1(2018全国卷34(2)如图4，某同学在一张水

5、平放置的白纸上画了一个小标记“”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上.D位于AB边上，过D点作AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点作AB边的垂线交直线DF于E；DE2 cm，EF1 cm.求三棱镜的折射率.(不考虑光线在三棱镜中的反射)图4变变式式1(2017全国卷34(2)如图5，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜.有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R.已知最后从半球面射出

6、的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射).求该玻璃的折射率.图5变变式式2(2017全国卷34(2)一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD、垂直于左右两侧面的剖面图如图6所示.容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料.在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率.答案1.55图6命题点二全反射现象的理解和综合分析1.分析综合问题的基本思路(1)判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质.(2)判断入射角是否大于等于临界角，明确是否发生全反射现象.(3)画出反射、折射或全反射的

7、光路图，必要时还可应用光路的可逆原理画出光路图，然后结合几何知识进行推断和求解相关问题.(4)折射率n是讨论折射和全反射问题的重要物理量，是联系各物理量的桥梁，应熟练掌握跟折射率有关的所有关系式.例例2(2018全国卷34(2)如图7，ABC是一直角三棱镜的横截面，A90，B60.一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出.EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点.不计多次反射.(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角；答案60图7(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？变变式式3(2017全国卷34(2)如图8，一半径为R的玻璃半球，O点是半

8、球的球心，虚线OO表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线).已知玻璃的折射率为1.5.现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线).求：(1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；图8(2)距光轴 的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离.答案2.74R变变式式4(2016全国卷34(2)如图9所示，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m.从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为 .(1)求池内的水深；图9(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面

9、的高度为2.0 m.当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接收的光线与竖直方向的夹角恰好为45.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字).答案0.7 m命题点三光路控制和色散1.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横截面是圆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，出射光线向棱镜底边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应用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特别提醒不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的

10、折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同.2.光的色散及成因(1)含有多种颜色的光被分解为单色光的现象称为光的色散.(2)含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质，由于介质对不同色光的折射率不同，各种色光的偏折程度不同，所以产生光的色散.3.各种色光的比较颜色红橙黄绿青蓝紫频率f低高同一介质中的折射率小大同一介质中速度大小波长大小临界角大小通过棱镜的偏折角小大例例3(2018全国卷34(1)如图10，ABC为一玻璃三棱镜的横截面，A30.一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60，则玻璃对红光的折射率为_.若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射角_(填“小

11、于”“等于”或“大于”)60.图10大于图11变变式式6单色细光束射到折射率n 的透明球面，光束在过球心的平面内，入射角i45，研究经折射进入球内后，又经内表面反射一次，再经球面折射后射出的光线，如图12所示(图上已画出入射光和出射光).图12(1)在图上大致画出光线在球内的路径和方向.答案见解析图(2)求入射光与出射光之间的夹角.4r2i，把r30，i45代入得：30.答案30课时作业1.(多选)(2018福建省泉州市考前适应性模拟)a、b 两种单色光以相同的入射角从半圆形玻璃砖的圆心O 射向空气，其光路图如图1所示.下列说法正确的是A.由玻璃射向空气发生全反射时玻璃对a光的临界角较大B.玻

12、璃对a光的折射率较大C.a光在玻璃中传播的波长较短D.b光的光子能量较大E.b光在该玻璃中传播的速度较小双基巩固练1234567图12.(多选)(2018四川省第二次“联测促改”)如图2所示，O1O2是半圆形玻璃砖过圆心的法线，a、b是关于O1O2对称的两束平行单色光束，两光束从玻璃砖右方射出后的光路图如图所示，则下列说法正确的是A.该玻璃砖对a光的折射率比对b光的折射率小B.有可能a是绿光，b是红光C.两光束从空气进入玻璃的过程中各自的频率均不变D.在真空中，a光的波长比b光的波长长E.在两光束交汇处一定能看到干涉条纹1234567图23.(2018广东省揭阳市高三期末)如图3所示，直角玻璃

13、三棱镜置于空气中，已知A60，C90，一束极细的光于AC边的中点D垂直AC面入射，ADa，棱镜的折射率n.求：(1)光从棱镜第一次射入空气时的折射角；1234567答案见解析图3(2)光从进入棱镜到它第一次从BC边和AB边射入空气所经历的时间分别为多少？(设光在真空中的传播速度为c，结果可以用根式表示)答案见解析从BC边射出的光线所用的时间：在BC边上反射的光线由几何关系可知将垂直AB边射出.故从AB边射出的光线所用的时间：12345674.(2019河南省信阳市模拟)如图4所示，半径为R、球心为O的玻璃半球置于半径为R的上端开口的薄圆筒上，一束单色光a沿竖直方向从B点射入半球表面，OB与竖直

14、方向夹角为60，经两次折射后，出射光线与BO连线平行，求：(1)玻璃的折射率；1234567综合提升练图4(2)光射在圆柱体侧面C点到半球下表面的距离CD.12345675.(2018山东省青岛市二模)如图5所示，等腰直角三角形棱镜ABC，一组平行光线从斜面AB射入.(1)如果光线不从AC、BC面射出，求三棱镜的折射率n的范围；1234567图5解析光线穿过AB面后方向不变，在AC、BC面上的入射角均为45，发生全反射的条件为：sin 45(2)如果光线顺时针转过60，即与AB成30角斜向下，不考虑反射光线的影响，当n 时，能否有光线从BC、AC面射出？1234567答案光线只能从BC面射出解

15、得：30，在BC面的入射角15C，所以光线不能从AC面射出.6.(2018山西省吕梁市第一次模拟)如图6所示，是一透明半圆柱体的横截面，O为橫截面的圆心，其半径为R，折射率为 ，OA水平且垂直截面，从A点射出一条光线AB经折射后水平射出半圆柱体，已知OA R，光速为c.求：(1)光沿AO直线进入透明半圆柱体中，从A传到O点的时间；图61234567(2)入射点B到OA的垂直距离BC.解析如图所示，设入射点B到OA的垂直距离BCh，BOA，入射角为，12345677.(2018广东省佛山市质检一)如图7，跳水比赛的1 m跳板伸向水面，右端点距水面高1 m，A为右端点在水底正下方的投影，水深h4 m，若跳水馆只开了一盏黄色小灯S，该灯距跳板右端水平距离x4 m，离水面高度H4 m，现观察到跳板水下阴影右端点B到A的距离AB4 m.求：1234567图7(1)该黄色光在水中的折射率；1234567(2)若在水底A处放一物体，则站在跳板右端向下看，该物体看起来在水下多深处？答案3 m本课结束