复习方案202X届高考物理一轮复习第15单元光学电磁波相对论第37讲光的折射、全反射课件

1、第37讲PART 37光的折射、全反射教材知识梳理考点互动探究教师备用习题教材知识梳理改变两侧折射角的正弦二、折射率1.定义:光从真空射入某种介质发生折射时,与之比,叫作这种介质的折射率.2.定义式:n=.折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定.3.计算公式:n=,因为vn2,则折射率为n1的介质称为光密介质,折射率为n2的介质称为光疏介质.4.物理意义:折射率是表示光从一种介质进入另一种介质时,发生偏折程度的物理量,与入射角1及折射角2的大小无关.教材知识梳理入射角的正弦折射角的正弦1三、全反射1.定义:光从光密介质入射到光疏介质的分界面上时,当增大到某一角度时,折射光线消失,只剩下反射光

2、线的现象.2.条件:光从介质射向介质;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=.4.应用:全反射棱镜、.教材知识梳理入射角光密光疏大于或等于光导纤维四、光的色散1.光的色散:含有多种颜色的光被分解为的现象叫作光的色散.白光通过三棱镜会分解为红、橙、绿、靛、紫七种单色光.2.光谱:含有多种颜色的光被分解后,各种色光按其波长的排列.教材知识梳理单色光黄蓝有序教材知识梳理【辨别明理】(1)无论是折射光路,还是全反射光路都是可逆的.()(2)光线从光疏介质进入光密介质,入射角等于临界角时发生全反射现象. (

3、)(3)若光从空气中射入水中,它的传播速度一定增大.()(4)在同一种介质中,光的频率越大,折射率越大.()(5)折射率跟折射角的正弦成正比. ()(6)只要入射角足够大,就能发生全反射.()(7)折射定律是托勒密发现的.()(8)密度大的介质一定是光密介质. ()教材知识梳理答案 (1)()(2)()(3)()(4)()(5)() (6)()(7)()(8)()考点一折射定律与全反射综合考点互动探究求解光的折射与全反射的综合问题时,要抓住折射定律和发生全反射的条件这两个关键.基本思路如下:(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临界角,明确是

4、否发生全反射现象.(3)画出反射、折射或全反射的光路图,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,对跟折射率有关的所有关系式应熟练掌握.考点互动探究图37-1考点互动探究答案 150考点互动探究考点互动探究考点互动探究变式题1 如图37-2所示,三棱镜的横截面为直角三角形ABC,A=30,B=60.一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜,在AC边发生反射后从BC边的M点射出.若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等.(1)求三棱镜的折射率;(2)在三棱镜的AC边是否有光线透出?

5、写出分析过程.(不考虑多次反射)图37-2考点互动探究考点互动探究考点互动探究考点互动探究变式题2 如图37-3所示,ABC是一直角三棱镜的横截面,A=90,B=60.一细光束从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且交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;(2)为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围?图37-3考点互动探究考点互动探究考点互动探究考点二光的色散考点互动探究1.光速与波长、频率的关系光速v与波长、频率f的关系为v=f.光从一种介质进入另一种介质时,频率不变,波长改变,光速改变.考点

6、互动探究2.各种色光的比较颜色红橙黄绿蓝靛紫频率低高同一介质中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考点互动探究例2 (多选)2015全国卷 如图37-4所示,一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为,经折射后射出a、b两束光线,则()A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中,a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使角逐渐变大,则折射光线a首先消失E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距图37-4考点互动探究答案 ABD考点

7、互动探究变式题 2015四川卷 直线P1P2过均匀玻璃球球心O,细光束a、b平行且关于P1P2对称,由空气射入玻璃球的光路如图37-5所示.a、b光相比()A.玻璃对a光的折射率较大B.玻璃对a光的临界角较小C.b光在玻璃中的传播速度较小D.b光在玻璃中的传播时间较短图37-5考点互动探究答案 C考点三测定玻璃的折射率考点互动探究考向一实验原理与步骤图37-6考点互动探究2.实验步骤(1)用图钉把白纸固定在木板上.(2)在白纸上画一条直线aa,并取aa上的一点O1为入射点,作过O1点的法线NN.(3)画出线段AO1作为入射光线,并在AO1上插上P1、P2两根大头针.(4)在白纸上放上玻璃砖,使

8、玻璃砖的一条长边与直线aa对齐,并画出另一条长边的对齐线bb.(5)眼睛在bb的一侧透过玻璃砖观察两根大头针并调整视线方向,使P1的像被P2的像挡住,然后在眼睛这一侧插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,再插上P4,使P4挡住P1、P2的像和P3.考点互动探究考点互动探究例3 在“测定玻璃的折射率”实验中,某同学经正确操作插好了4枚大头针,如图37-7所示.(1)在图37-8中画出完整的光路图.(2)对你画出的光路图进行测量和计算,求得该玻璃砖的折射率n=(保留三位有效数字).图37-7图37-8考点互动探究(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象,某同学做了两次实验,经正确操作插好了8

9、枚大头针,如图37-9所示.图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针,其对应出射光线上的2枚大头针是P3和(选填“A”或“B”).图37-9考点互动探究答案 (1)如图所示(2)1.53(1.501.56均可) (3)A考点互动探究考点互动探究变式题 某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图37-10所示).实验的主要过程如下:A.把白纸用图钉固定在木板上,在白纸上作出直角坐标系xOy,在白纸上画一条线段AO表示入射光线.B.把半圆形玻璃砖M放在白纸上,使其底边aa与x轴重合.C.用一束平行于纸面的激光从y0区域沿y轴负方向射向玻璃砖,并沿x轴方向调整玻璃砖的位置,使这束激光从玻璃砖底面射

10、出后,仍沿y轴负方向传播.图37-10考点互动探究D.在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.E.在坐标系y0方向侧移了一些,这将导致所测的玻璃折射率与其真实值相比(选填“偏大”“不变”或“偏小”).(2)若实验中该同学在y0的区域内,从任何角度都无法透过玻璃砖看到P1、P2,为能透过玻璃砖看到P1、P2,应采取的措施是: .考点互动探究答案 (1)偏大(2)减小光线AO的入射角考点互动探究 要点总结(1)实验时,应尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O1、P3与O2之间距离要稍大一些.(2)入射角1不宜太大(接近90),也不宜太小(接近0).太大:反射光较

11、强,折射光较弱;太小:入射角、折射角测量的相对误差较大.(3)操作时,手不能触摸玻璃砖的光学面,更不能把玻璃砖界面当尺子画界线.(4)实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变.(5)玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5 cm以上,若宽度太小,则测量误差较大.考点互动探究考向二数据处理与误差分析考点互动探究考向二数据处理与误差分析考点互动探究图37-11 考点互动探究图37-12考点互动探究例4 在做“测定玻璃折射率n”实验时:(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab和cd时不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些,如图37-13甲所示,以后的操作都正确,但画光路图时,将折射点确定在ab和cd上

12、,则测出的n值将.图37-13考点互动探究(2)乙同学为了避免笔尖接触玻璃砖的界面,画出的ab和cd都比实际界面向外侧平移了一些,如图乙所示,以后的操作均正确,画光路图时将入射点和折射点都确定在ab和cd上,则所测出的n值将.(3)丙同学在操作和作图时均无失误,但所用玻璃砖的两个界面明显不平行,这时测出的n值将.考点互动探究答案 (1)不变(2)偏小(3)不受影响考点互动探究变式题 某校开展研究性学习,某研究小组根据光学知识,设计了一个测液体折射率的仪器.如图37-14所示,在一个圆盘上,过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF.在半径OA上,垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变.每

13、次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中,而且总使得液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P1、P2,在圆周EC部分插上P3,使P3挡住P1、P2的像.同学们通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据P3所插的位置,就可以直接读出液体折射率的值.图37-14考点互动探究(1)若AOF=30,OP3与OC之间的夹角为30,则P3处刻的折射率的值为.(2)图中P3、P4两处,对应折射率大的是.(3)作AO的延长线交圆周于K,K处对应的折射率为.考点互动探究答案 (1)1.73(2)P4(3)1考点互动探究 要点总结(1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差

14、,故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些.(2)入射角和折射角的测量造成误差,故入射角应适当大些,以减小测量的相对误差.教师备用习题1.图为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为L,折射率为n,AB代表端面.已知光在真空中的传播速度为c.(1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面,求光线在端面AB上的入射角应满足的条件;(2)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间.教师备用习题教师备用习题教师备用习题教师备用习题教师备用习题教师备用习题教师备用习题教师备用习题3.2015江苏卷 人造树脂是常用的眼镜镜片材料. 如图所示,光线射在一人造树脂立方体上,经折射后,射在桌面上的P点.已知光线的入射角为