新课标高考物理一轮总复习课件第十二章波与相对论第3单元光的折射全反射(50张ppt)

1、光的折射定律和折射率光的折射定律和折射率想一想想一想(1)当入射角当入射角145时，反射光线与折射光线间的时，反射光线与折射光线间的夹角夹角为多少？为多少？(2)当入射角当入射角1为何值时，反射光线与折射光线间的为何值时，反射光线与折射光线间的夹角夹角90？图图1231记一记记一记 1光的折射光的折射 光从一种介质进入另一种介质时，传播光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象称为光的折射现象。方向发生改变的现象称为光的折射现象。 2光的折射定律光的折射定律 (1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法

2、线的折射光线与入射光线分别位于法线的 ；入射角的正弦；入射角的正弦与折射角的正弦成与折射角的正弦成 。图图1232两侧两侧正比正比(3)光的折射现象中，光路是光的折射现象中，光路是 的。的。3折射率折射率(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦的正弦与折射角的正弦 ，叫做这种介质的折射率。，叫做这种介质的折射率。可逆可逆之比之比3108小于小于试一试试一试1如图如图1233所示，有一束平行于等所示，有一束平行于等边三棱镜截面边三棱镜截面ABC的单色光从空气射的单色光从空气射向向E点，并偏折到点，并偏折到F点。已知入射方向

3、点。已知入射方向与边与边AB的夹角为的夹角为30，E、F分别为分别为边边AB、BC的中点，则的中点，则 ()图图1233答案：答案：AC全反射色散全反射色散想一想想一想 已知介质对某单色光的临界角为已知介质对某单色光的临界角为C，则介质对单，则介质对单色光的折射率为多少？单色光在该介质中传播速度为多色光的折射率为多少？单色光在该介质中传播速度为多少？此单色光在该介质中的波长是多少？少？此单色光在该介质中的波长是多少？记一记记一记1全反射全反射(1)条件：条件：光从光从 射入射入 。入射角入射角 临界角。临界角。(2)现象：现象： 完全消失，只剩下完全消失，只剩下 。光密介质光密介质光疏介质光疏

4、介质等于或大于等于或大于折射光折射光反射光反射光(4)应用：应用： 棱镜。棱镜。光导纤维，如图光导纤维，如图1234所示。所示。图图1234全反射全反射 2光的色散光的色散 (1)定义：含有多种颜色的光被分解为定义：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，如图单色光的现象叫做光的色散，如图1235所示，光谱中所示，光谱中 在最上端，在最上端， 在最下在最下端，中间是橙、黄、绿、青、蓝等色光。端，中间是橙、黄、绿、青、蓝等色光。 (2)白光的组成：光的色散现象说明白光是白光的组成：光的色散现象说明白光是 光，光，是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种单色光组成

5、的。种单色光组成的。图图1235红光红光紫光紫光复色复色试一试试一试图图1236折射定律及折射率的应用折射定律及折射率的应用(2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关。折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关。(3)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质。大的介质。(4)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。度越小。 例例1一半圆柱形透明物体横截面一半圆柱形透明物体横截面如图如图1237所示，底面所示，底面AOB镀银镀银(图图中粗线中粗线)，O表示半圆截面的圆

6、心，一束表示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从光线在横截面内从M点入射，经过点入射，经过AB面面反射后从反射后从N点射出。已知光线在点射出。已知光线在M点的入射角为点的入射角为30，MOA60，NOB30。求：。求： (1)光线在光线在M点的折射角；点的折射角； (2)透明物体的折射率。透明物体的折射率。图图1237审题指导审题指导(1)根据反射对称确定光路图；根据反射对称确定光路图；(2)根据几何角度关系确定折射角；根据几何角度关系确定折射角； 尝试解题尝试解题 (1)如图所示，透明物体内部的光如图所示，透明物体内部的光路为折线路为折线MPN，Q、M点相对于底面点相对于底面EF对称，对称，

7、Q、P和和N三点共线。三点共线。设在设在M点处，光的入射角为点处，光的入射角为1，折射角为，折射角为2，OMQ，PNF根据题意有根据题意有30由几何关系得，由几何关系得，PNOPQO2，于是于是260且且2由由式得式得 215全全 反反 射射1.全反射的理解全反射的理解(1)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多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。大，都不会发生全反射现象。(2)光的全反射现象遵循光的反射定律，光路是可逆的。光的全反射现象遵循光的反射定律，光路是可逆的。(3)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折当光射到两种介质的界面上时，往

8、往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。当折射角等于射。当折射角等于90时，实际上就已经没有折射光了。时，实际上就已经没有折射光了。(4)全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射。角时，折射光的能量已经减弱

9、为零，这时就发生了全反射。2全反射的有关现象及应用全反射的有关现象及应用(1)海水浪花呈白色、玻璃海水浪花呈白色、玻璃(水水)中气泡看起来特别亮、沙漠中气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起来蜃景、夏天的柏油路面看起来“水淋淋水淋淋”的、海市蜃楼、钻石的的、海市蜃楼、钻石的夺目光彩、水下灯照不到整个水面、全反射棱镜等。夺目光彩、水下灯照不到整个水面、全反射棱镜等。(2)光导纤维：光导纤维：结构：简称光纤，是一种透明的玻璃纤维丝，直径在几结构：简称光纤，是一种透明的玻璃纤维丝，直径在几微米到一百微米之间，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率微米到一百微米之间，由内芯和外套两层组成，内芯的折

10、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。大于外套的折射率，即内芯是光密介质，外套是光疏介质。原理：光在光纤的内芯中传播，每次射到内、外层的界原理：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。面上时，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。 例例2(2012山东高考山东高考)如图如图1238所所示，一玻璃球体的半径为示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，为球心，AB为直径。来自为直径。来自B点的光线点的光线BM在在M点射出，出点射出，出射光线平行于射光线平行于AB，另一光线，另一光线BN恰好在恰好在N点发生全反射。点发生全反射。已知已知

11、ABM30，求，求 (1)玻璃的折射率。玻璃的折射率。 (2)球心球心O到到BN的距离。的距离。图图1238解答全反射类问题的技巧解答全反射类问题的技巧 解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：一是光必须从光密介质射入光疏介质，二是入条件：一是光必须从光密介质射入光疏介质，二是入射角大于或等于临界角。利用好光路图中的临界光线，射角大于或等于临界角。利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题且在作光路图时尽量与实际相符，这

12、样更有利于问题的分析。的分析。光的色散光的色散各种色光的比较各种色光的比较小小大大通过棱镜的偏折角通过棱镜的偏折角大大小小临界角临界角大大小小波长波长大大小小同一介质中速度同一介质中速度小小大大同一介质中的折射率同一介质中的折射率低低高高频率频率v 红橙黄绿青蓝紫红橙黄绿青蓝紫颜色颜色图图1239A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处是红光处是红光审题指导审题指导(1)根据所给信息确定折射率随波长根据所给信息确定折射率随波长的变化关系。的变化关系。(2)根据各种色光的波长，确定经过三棱镜后的偏折根据各种色光的波长，确定经过三棱镜后

13、的偏折程度。程度。答案答案D随堂巩固落实随堂巩固落实A30B45C60 D75图图12310答案：答案：A2如图如图12311所示，一个三棱镜的所示，一个三棱镜的截面为等腰直角截面为等腰直角ABC，A为直角。为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到边的方向射到AB边，进入棱镜后边，进入棱镜后直接射到直接射到AC边上，并刚好能发生全反射。该棱镜材边上，并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射率为料的折射率为 ()图图12311答案：答案：A图图12312答案：答案：A4(2012江苏调研江苏调研)一束细光束由真空沿着径向射入一块一束细光束由真空沿着径向射入

14、一块半圆柱形透明体，如图半圆柱形透明体，如图12313(a)所示，对其射出所示，对其射出后的折射光线的强度进行记录，发现折射光线的强度后的折射光线的强度进行记录，发现折射光线的强度随着随着的变化而变化，如图的变化而变化，如图(b)的图线所示，此透明体的图线所示，此透明体的临界角为的临界角为_，折射率为，折射率为_。图图12313图图12314答案：答案：6060课时跟踪检测课时跟踪检测见见“课时跟踪检课时跟踪检测（四十三）测（四十三）”（给有能力的学生加餐）（给有能力的学生加餐）1.(2012合肥质量检测合肥质量检测)如图如图1所示为一直角三棱镜的横截所示为一直角三棱镜的横截面，棱镜材料的折射

15、率为面，棱镜材料的折射率为2，A40，C90，当入射光线以垂直于当入射光线以垂直于AB面的方向射入棱镜时，则有光面的方向射入棱镜时，则有光线线 ()A从从AC面射出面射出B从从CB面射出面射出C从从AB面射出，且与面射出，且与AB面斜交面斜交D从从AB面射出，且与面射出，且与AB面垂直面垂直图图1答案：答案：D2.(2012广东模拟广东模拟)如图如图2所示，两块相同所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中，置于空气中，两者的两者的AC面相互平行放置，由红光和面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于蓝光组成的细光束平行于BC面从面从P点射点射入，通过两棱镜后变为从入，

16、通过两棱镜后变为从a、b两点射出的单色光，对两点射出的单色光，对于这两束单色光，下列说法正确的是于这两束单色光，下列说法正确的是 ()A从从a、b两点射出的单色光不平行两点射出的单色光不平行B从从a、b两点射出的单色光仍平行，且平行于两点射出的单色光仍平行，且平行于BC面面C红光在玻璃中的传播速度比蓝光小红光在玻璃中的传播速度比蓝光小D从从a点射出的单色光为蓝光，从点射出的单色光为蓝光，从b点射出的单色光点射出的单色光为红光为红光图图2解析：等腰三棱镜如题图放置可认为是平行玻璃砖，不解析：等腰三棱镜如题图放置可认为是平行玻璃砖，不改变光的传播方向，选项改变光的传播方向，选项A错，错，B对；红光

17、频率低于蓝光，对；红光频率低于蓝光，故红光速度大于蓝光，故红光速度大于蓝光，C错；蓝光的折射率大，故错；蓝光的折射率大，故b点应点应该是蓝光，该是蓝光，D错。错。答案：答案：B3.(2013银川模拟银川模拟)平面平面MN、PQ、ST为为三个相互平行的界面，三个相互平行的界面，、为三种不同的介质，平面为三种不同的介质，平面ST的上表的上表面涂有反射层面涂有反射层(光线不能通过光线不能通过)，某，某种单色光线射向界面种单色光线射向界面MN后，发生了一系列的反射后，发生了一系列的反射和折射现象，光路如图和折射现象，光路如图3所示。则所示。则 ()A当入射角当入射角适当减小时，光线适当减小时，光线c、

18、d都可能会消都可能会消 失失B当入射角当入射角适当增大时，光线适当增大时，光线d可能会消失可能会消失C对于三种介质，光在介质对于三种介质，光在介质中的传播速度最小中的传播速度最小D出射光线出射光线b、c、d不一定平行不一定平行图图3解析：解析：a光在光在MN界面不会发生全反射，但随着界面不会发生全反射，但随着角增大，角增大，a光就可能会在光就可能会在PQ界面发生全反射，则光线界面发生全反射，则光线d消失，选消失，选项项B正确。正确。介质折射率最大，光在介质折射率最大，光在中速度最小，选中速度最小，选项项C正确。如光线正确。如光线b、c、d都有，由几何关系可知必相都有，由几何关系可知必相互平行，故选项互平行，故选项D错。错。答案：答案：BC图图4答案：答案：45图图5答案：答案：1.73图图6答案：答案：23 cm7.(2012海南高考海南高考)一玻璃三棱镜，其截面为一玻璃三棱镜，其截面为等腰三角形，顶角等腰三角形，顶角为锐角，折射率为。为锐角，折射率为。现在横截面内有一光线从其左侧面上半现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜。不考虑棱镜内部的反射。部射入棱镜。不考虑棱镜内部的反射。若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧(如图如图7)，且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的