选修34第13第1节

1、栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论第第1节光的折射和全反射节光的折射和全反射栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论基础梳理自学导引基础梳理自学导引一、光的折射一、光的折射1. 光的折射光的折射: 光由一种介质进入另一光由一种介质进入另一种介质或在同一种不均匀介质中传播种介质或在同一种不均匀介质中传播时时, 方向发生偏折的现象叫做光的折方向发生偏折的现象叫做光的折射射. 2. 折射定律折射定律(如图如图1311所示所示)栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论图图1311栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论

2、章光学电磁波相对论(1)内容内容: 折射光线与入射光线、法线折射光线与入射光线、法线处在同一平面内处在同一平面内, 折射光线与入射光折射光线与入射光线分别位于法线的两侧线分别位于法线的两侧, 入射角的正入射角的正弦与折射角的正弦成正比弦与折射角的正弦成正比. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论3. 折射率折射率(1)物理意义物理意义: 折射率仅反映介质的光折射率仅反映介质的光学特性学特性, 折射率大折射率大, 说明光从真空射入说明光从真空射入到该介质时到该介质时, 偏折大偏折大, 反之偏折小反之偏折小. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相

3、对论栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论二、全反射二、全反射1. 光密介质和光疏介质光密介质和光疏介质任何介质的折射率都大于任何介质的折射率都大于1, 折射率越折射率越大光在其中传播的速度就越小大光在其中传播的速度就越小. 两种两种介质相比较介质相比较, 折射率大的介质叫光密折射率大的介质叫光密介介质质, 折射率小的介质叫光疏介质折射率小的介质叫光疏介质. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论思考感悟思考感悟光密介质的密度一定大吗？光密介质的密度一定大吗？提示提示: 不一定不

4、一定. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论2. 全反射全反射: 光射到两种介质的界面上光射到两种介质的界面上时时, 光线全部反射回到原介质内的现光线全部反射回到原介质内的现象叫做全反射象叫做全反射. 3. 产生的条件产生的条件: (1)光从光密介质射到光从光密介质射到光疏介质光疏介质; (2)入射角入射角(i)大于或等于临大于或等于临界角界角(C). 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论4. 临界角临界角: 光从光密介质射到光疏介光从光密介质射到光疏介质时质时, 使折射角达到使折射角达到90的入射角叫的入射角叫做临界角做临界角. 5.

5、全反射现象的应用全反射现象的应用: (1)光导纤维光导纤维; (2)全反射棱镜全反射棱镜. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论三、棱镜三、棱镜1. 棱镜棱镜: 通常指截面为三角形的透镜通常指截面为三角形的透镜, 即三棱镜即三棱镜. 2. 三棱镜利用光的折射改变光的传播三棱镜利用光的折射改变光的传播路径路径, 光从棱镜的一个侧面射入光从棱镜的一个侧面射入, 从另从另一个侧面射出一个侧面射出, 出射光线将向底面出射光线将向底面(第第三侧面三侧面)偏折偏折. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论3. 通过三棱镜看物体通过三棱镜看物体, 看到的

6、是物体看到的是物体的虚像的虚像, 像的位置向顶角方向偏移像的位置向顶角方向偏移. 4. 全反射棱镜在光学仪器中被用来改全反射棱镜在光学仪器中被用来改变光路变光路. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论四、光的色散四、光的色散1. 光的色散光的色散: 白光通过棱镜后被分解成白光通过棱镜后被分解成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫组成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫组成的按次序排列的彩色光谱的按次序排列的彩色光谱, 这就是光的这就是光的色散色散. 红光通过棱镜时偏折角红光通过棱镜时偏折角_, 紫光偏折角紫光偏折角_. 最小最小最大最大栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论

7、章光学电磁波相对论2. 光的色散现象表明光的色散现象表明: (1)白光为复色白光为复色光光; (2)同一介质对不同色光的折射率同一介质对不同色光的折射率不同不同, 不同色光在同一介质中的传播不同色光在同一介质中的传播速度不同速度不同. 3. 复合色光通过厚透明板也能发生色复合色光通过厚透明板也能发生色散现象散现象. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论要点透析直击高考要点透析直击高考一、全反射现象的理解和应用一、全反射现象的理解和应用1. 在光的反射和全反射现象中在光的反射和全反射现象中, 均遵均遵循光的反射定律循光的反射定律; 光路均是可逆的光路均是可逆的. 2.

8、 光线射向两种介质的界面上时光线射向两种介质的界面上时, 往往往同时发生光的折射和反射现象往同时发生光的折射和反射现象, 但但在全反射现象中在全反射现象中, 只发生反射只发生反射, 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论不发生折射不发生折射. 折射角等于折射角等于90时时, 实际实际上就已经没有折射光线了上就已经没有折射光线了. 3. 光导纤维光导纤维: 实际用的光导纤维是非实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝常细的特制玻璃丝, 直径只有几微米直径只有几微米到一百微米之间到一百微米之间, 在内芯和外套的界在内芯和外套的界面上发生全反射面上发生全反射. 4. 对光疏介质

9、与光密介质理解对光疏介质与光密介质理解栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论(1)光疏介质与光密介质是相对而言的光疏介质与光密介质是相对而言的. 只有对给定的两种介质才能谈光疏介只有对给定的两种介质才能谈光疏介质与光密介质质与光密介质. 没有绝对的光疏或光没有绝对的光疏或光密介质密介质. (2)光疏介质与光密介质的界定是以折光疏介质与光密介质的界定是以折射率为依据的射率为依据的, 与介质的其他属性与介质的其他属性(如如密度等密度等)无关无关. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论(3)当光从光疏介质进入光密介质时当光从光疏介质进入光密介质时

10、, 折折射角小于入射角射角小于入射角; 当光从光密介质进入当光从光密介质进入光疏介质时光疏介质时, 折射角大于入射角折射角大于入射角. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论即时应用即时应用1. 光导纤维的结构如图光导纤维的结构如图1312所所示示, 其内芯和外套材料不同其内芯和外套材料不同, 光在内芯光在内芯中传播中传播. 以下关于光导纤维的说法正以下关于光导纤维的说法正确的是确的是()图图1312栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论A. 内芯的折射率比外套大内芯的折射率比外套大, 光传播时光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射在内芯与外

11、套的界面上发生全反射B. 内芯的折射率比外套小内芯的折射率比外套小, 光传播时光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射在内芯与外套的界面上发生全反射C. 内芯的折射率比外套小内芯的折射率比外套小, 光传播时光传播时在内芯与外套的界面上发生折射在内芯与外套的界面上发生折射D. 内芯的折射率与外套相同内芯的折射率与外套相同, 外套的外套的材料有韧性材料有韧性, 可以起保护作用可以起保护作用栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论解析解析: 选选A.只有当光从光密介质射向只有当光从光密介质射向光疏介质时光疏介质时, 才可能发生全反射才可能发生全反射; 要使要使光在光导纤维的内芯

12、中传播而没有能光在光导纤维的内芯中传播而没有能量损失量损失, 光传播过程中在内芯与外套光传播过程中在内芯与外套的界面上必须发生全反射的界面上必须发生全反射, 故内芯的故内芯的折射率比外套大折射率比外套大, A正确正确. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论二、三棱镜和光的色散二、三棱镜和光的色散1. 光的色散光的色散(1)色散现象色散现象白光通过三棱镜会形白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光成由红到紫七种色光组成的彩色光谱组成的彩色光谱, 如图如图1313所示所示. 图图1313栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论(2)成因成因由于由于n

13、红红n紫紫, 所以以相同的入射角射所以以相同的入射角射到棱镜界面时到棱镜界面时, 红光和紫光的折射角红光和紫光的折射角不同不同, 就是说紫光偏折得更明显些就是说紫光偏折得更明显些, 当当它们射到另一个界面时它们射到另一个界面时, 紫光的偏折紫光的偏折角最大角最大, 红光偏折角最小红光偏折角最小. (3)各种色光的比较各种色光的比较栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论红红 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通过棱镜的偏折角通过棱镜的偏折角小小大大

14、颜色颜色项目项目栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论2.平行玻璃砖与三棱镜比较平行玻璃砖与三棱镜比较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的对光线的作用作用通过通过平行玻璃砖的平行玻璃砖的光线不改变传播方光线不改变传播方向向, 但要发生侧移但要发生侧移通过通过棱镜的光线经棱镜的光线经两次折射后两次折射后, 出射光出射光线向棱镜底面偏折线向棱镜底面偏折项目项目类别类别栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论平行玻璃砖平行玻璃砖三棱镜三棱镜讨论讨论侧移距离侧移距离d的大的大小取决

15、于平行板小取决于平行板的厚度的厚度h, 平行板平行板介质的折射率介质的折射率n和光线的入射角和光线的入射角1, dhsin1. 偏折角偏折角跟棱镜的材料跟棱镜的材料有关有关. 折射率越大折射率越大, 偏偏折角越大折角越大. 因同一介质因同一介质对各种色光的折射率对各种色光的折射率不同不同, 所以各种色光的所以各种色光的偏折角也不同偏折角也不同, 形成色形成色散现象散现象项目项目类别类别栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论平行玻璃平行玻璃砖砖三棱镜三棱镜应用实例应用实例测定玻璃测定玻璃的折射率的折射率全反射棱镜全反射棱镜, 改改变光的行进方向变光的行进方向项目项目类别

16、类别栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论即时应用即时应用栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论图图1314栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论A. 屏上屏上c处是紫光处是紫光B. 屏上屏上d处是红光处是红光C. 屏上屏上b处是紫光处是紫光D. 屏上屏上a处是红光处是红光栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论解析解析: 选选 D.由公式可知由公式可知, 光的波长越光的波长越长长, 折射率越小折射率越小. 而在太阳光的可见光而在太阳光的可见光范围内范围内, 从红光到紫光的波长越来越从红光到紫

17、光的波长越来越短短, 即折射率越来越大即折射率越来越大, 所以所以a处是红处是红光光, d处是紫光处是紫光, 则则A、B、C错误错误, D正正确确. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论题型探究讲练互动题型探究讲练互动光的折射的理解及应用光的折射的理解及应用 如图如图1315所示所示, 一条红色光一条红色光线和另一条紫色光线线和另一条紫色光线, 以不同的角度以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖圆形玻璃砖, 其透射光线都是由圆心其透射光线都是由圆心O点沿点沿OC方向射出方向射出, 则可知则可知()栏目栏目导引导引第第1

18、313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论A. AO是红光是红光B. AO是紫光是紫光C. AO穿过玻璃砖所需时间较长穿过玻璃砖所需时间较长图图1315栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论D. 在双缝干涉实验中在双缝干涉实验中, 若仅将入射光若仅将入射光由紫光变为红光由紫光变为红光, 则干涉亮条纹间距则干涉亮条纹间距变小变小【思路点拨】【思路点拨】解此题要把握三点解此题要把握三点: (1)图中入射角、折射角与法线的夹角图中入射角、折射角与法线的夹角. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学

19、电磁波相对论由双缝干涉实验知由双缝干涉实验知, 波长越长波长越长, 干涉亮干涉亮条纹间距越大条纹间距越大, 选项选项D错误错误. 【答案】【答案】BC栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论【方法引导】【方法引导】光从一种介质进入另光从一种介质进入另一种介质时会发生折射现象一种介质时会发生折射现象, 要正确要正确、快速地解决此类问题、快速地解决此类问题, 首先要正确首先要正确理解折射率的概念理解折射率的概念, 掌握折射率与入掌握折射率与入射角、折射角、波速的关系射角、折射角、波速的关系, 同时要同时要熟练掌握各种色光的折射率的大小熟练掌握各种色光的折射率的大小. 栏目栏

20、目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论光的全反射现象的理解光的全反射现象的理解及应用及应用 (满分样板满分样板8分分)(2011高考海高考海南单科卷南单科卷)一赛艇停在平静的水面上一赛艇停在平静的水面上, 赛艇前端有一标记赛艇前端有一标记P离水面的高度为离水面的高度为h10.6 m, 尾部下端尾部下端Q略高于水面略高于水面; 赛艇赛艇正前方离赛艇前端正前方离赛艇前端s10.8 m处有一浮处有一浮标标, 示意如图示意如图1316所示所示. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论一潜水员在浮标前方一潜水员在浮标前方s23.0 m处下潜到深处下潜到深度为度为h24.0 m时时, 看看到标记刚好被浮标挡到标记刚好被浮标挡住住, 此处看不到船尾端此处看不到船尾端Q; 继续下潜继续下潜h4.0 m, 恰好能看见恰好能看见Q.求求: 图图1316栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁