光的折射全反射

1、光的折射全反射第1页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一3.折射率：光从 射入某种介质发生折射时， 入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种 介质的绝对折射率.简称折射率.真空 实验证明，介质的折射率等于光在真空中与在该介质中的传播速度之比，即n=c/v.任何介质的折射率都 1. 两种介质相比较，折射率较大的介质叫做 介质，折射率较小的介质叫做 介质. 大于光密光疏第2页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一二、光的全反射1.光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射 回原介质的现象称为全反射现象.2.发生全反射的条件： （1）光线从 介质射向 介质. （2）入

2、射角 临界角.光密光疏大于或等于3.临界角：折射角等于90时的入射角.设光线从 射向 时的临界角为C，则某种介质真空或空气第3页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一4.应用 （1）全反射棱镜 （2）光导纤维：实际用的光导纤维是非常细的 特制玻璃丝，直径只有几微米到一百微米之 间，在内芯和外套的界面上发生全反射. 特别提醒 （1）光从真空射入介质时，临界角C又可以理解 为最大折射角. （2）光从真空（或空气）射入介质时，在界面 处既发生折射，又发生反射，而由介质射向真 空（或空气）时， 有可能要发生全反射.第4页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一三、棱镜、光

3、的色散1.光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光 的现象.2.光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光 按其波长的有序排列.3.棱镜 （1）含义：截面是 的玻璃仪器，可以使 光发生色散，白光的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，使复色光发生色散.三角形折射率第5页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一4.各种色光的比较 颜色红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫频率低 高同一介质折射率小 大同一介质中速度大 小波长大 小临界角大 小 第6页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一热点一 折射率的理解1.某种介质的折射率是指光

4、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.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.热点聚集第7页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一4.折射率大小反映了介质的光学性质和入射光的 频率：（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 介质中的传播速度越小.（3）相对于同一

5、介 质，折射率越大的光，其频率越大. 1.公式 中，不论是光从真空射入 介质，还是由介质射入真空， 总是真空中的 光线与法线间夹角, 总是介质中的光线与法线 间的夹角. 特别提示第8页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一2.折射率由介质本身性质与光的频率共同决 定，与入射角的大小无关.热点二 全反射现象的理解与应用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，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

6、不会发生全反射现象.第9页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一4.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.第10页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一热点三 平行玻璃砖与三棱镜比较类别项目平行玻璃砖三棱镜结构上下表面是平行的横截面为三角形对光线的作用通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移通过棱镜的光线经两次折射后，出射光线向

7、棱镜底面偏折第11页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一讨论侧移d的大小取决于平行板的厚度h、平行板介质的折射率n和光线的入射角偏折角 跟棱镜的材料有关.折射率越大，偏折角越大.因同一介质对各种色光的折射率不同，所以各种色光的折射率不同，所以各种色光的偏折角也不同，形成色散现象应用实例测定玻璃的折射率全反射棱镜，改变光的行进方向第12页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一题型1 折射定律及折射率的应用【例1】 一半径为R的1/4球体 放置在水平桌面上,图1球体 由折射率为 的透明材料 制成.现有一束位于过球心O的 竖直平面内的光线,平行于桌面射到球体表面上,

8、 折射入球体后再从竖直表面射出,如图1所示.已 知入射光线与桌面的距离为 R/2.求出射角.题型探究图 1 第13页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一 解析 设入射光线与1/4球体的交点为C,连接 OC，OC即为入射点的法线.因此,图中的角为 入射角.过C点作球体水平表面的垂线,垂足为B. 依题意,COB=. 又由OBC知 设光线在C点的折射角为,由折射定律得 光线经过两次折射确定两界面上的入射角与折射角由折射定律计算. 思路导图 第14页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一 由式得=30 由几何关系知,光线在球体的竖直表面上的入射 角(见右图)为30.由

9、折射定律得 解得 =60 答案 60 规律总结 应用光的折射定律解题的一般思路 （1）一定要画出比较准确的光路图，分析边界 光线或临界光线.（2）利用几何关系和光的折 射定律求解.（3）注意在折射现象中，光路是 可逆的.第15页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一变式练习1 如图2所示, 直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上,BAC=.从点光源S发出的细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上,适当调整入射光SO的方向,当SO与AC成角时,其折射光与镜面发生一次反射,从AC面射出后恰好与SO重合,则此棱镜的折射率为 （ ）图2A第16页，共44页，2022年，5月20日，4点

10、38分，星期一题型2 光的全反射现象、临界角及其应用【例2】一足够大的水池内盛有某种透明液体,液体的深度为H,在水池的底部中央放一点光源,其中一条光线以30入射角射到液体与空气的界面上,它的反射光线与折射光线的夹角为105,如图3所示. 求:图3第17页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一(1)这种液体的折射率.(2)液体表面亮斑的面积. (1)求折射率时, (2)当1逐渐增大到1=C时,折射光线消失发生全反射.解析 (1)由图知,入射角1=30,折射角2=45(2)若发生全反射,入射角C应满足sin C= C=45亮斑半径R=Htan C=H亮斑面积S=H2答案 (1)1.

11、414 (2)H2思路点拨第18页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一 方法提炼 对于涉及折射、全反射的几何光学问题需要注意以下几点：(1)题目中如果涉及“刚好”“恰好”等关键词语往往对应临界状态，如本题对应的是全反射的临界状态；(2)准确理解题意，并根据题意画光路图,必要时画辅助线；(3)题目分析时往往需要借助相关几何关系建立一些必要关系式.第19页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一变式训练2 如图4所示，ABC是由折 射率为 的某种透明物质制成的 直角三棱镜的横截面，A=30. 一束光线在纸面内从AB的中点O射 入棱镜，光线与AB面间的夹角为. 若不考

12、虑光在AB面和BC面上的反射. （1）若=45，请作出光路图并标明相应的角度； （2）要使射入O点的光线能从AC面射出，夹角 (0C,故发生全反射.而4=3，故反射光线垂直于BC面从棱镜中射出，其光路如右图所示.（2）当射向AC面的光线恰好发生全反射时，由几何关系可知，在AB界面的折射角2=15第21页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一设此时当角为90时，射向AC的光线入射角30，不会发生全反射，故要使射入O点的光线能从AC面射出，夹角应满足90- 90.答案 （1）见解析 （2）90- na,故D正确;又在介质内的传播速度 ,所以棱镜内a光的传播速度va比b光的传播速度v

13、b大;故B正确.答案 BD第30页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一2. 对下列自然现象的光学原理说法中,正确的是 （ ）A.彩虹是由光的衍射形成的B.海市蜃楼是由光的折射和全反射形成的C.肥皂泡呈现的彩色是由光的干涉形成的D.路面水坑的油膜出现彩色是由光的色散形成的BC第31页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一3. 用一个半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触,用平行单色光垂直入射于凸透镜的平表面时(如图8甲),从反射光中可以看到接触处点为一暗点,其周围为一些明暗相间的单色圆圈(如图乙).这些同心圆圈叫做牛顿环.则以下说法正确的是 ()图8第32页，共

14、44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一A.这些圆圈是由凸透镜的上、下表面反射的光线相 互干涉而形成的B.这些圆圈的距离不等,随着离中心点距离的增加而 逐渐变窄C.从透射光中观察牛顿环中心也是暗的D.如果增大凸透镜和平板玻璃间的压力,条纹间距会 变小答案 B第33页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一4. 如图9所示, 空气中有一块横截面呈扇形的玻璃砖,折射率为 ,现有一细光束垂直射到AO面上,经玻璃砖反射、折射后,经OB面平行返回,AOB为120,圆的半径为r,则入射点P距圆心O的距离为 ( ) A. B. C.rsin 7.5 D.rsin 15图9D解析 设A

15、B曲面上的反射点为C,连接OC,则PCQ=30,PCO=15,OP=rsin 15第34页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一5. 如图10所示, 一横截面为半圆形的玻璃柱体,三种颜色不同的可见光细光束a、b、垂直于直径从空气射向玻璃,b正好过圆心O,a、c从b的两侧对称入射,从柱面进入空气的三束折射光交于P、Q两点,则 （ ） A.玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率B.玻璃对c光的折射率大于对b光的折射率C.在相同条件下进行双缝干涉实验,a光的条纹间距 比c光大D.在相同条件下进行双缝干涉实验,a光的条纹间距 比c光小图10D第35页，共44页，2022年，5月20日，4

16、点38分，星期一6.彩虹是在雨后因光的色散而形成的,如图11所示为太阳光射到空气中的小水珠发生色散形成彩虹的光路示意图,a、b为两种从小水珠中射出的单色光.以下说法正确的是 （ ） A.水对a光的折射率小于水对b光的折射率B.a光的频率大于b光的频率C.在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度D.在水珠中a光的传播速度等于b光的传播速度图11AC第36页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一7. 如图12所示, 两束频率不同的光束A和B分别沿半径方向射入半圆形玻璃砖,出射光线都是OP方向.下面关于A光和B光的比较中,说法正确的是 ( ) A.玻璃对A光的折射率更大B.真空中A光

17、的波长更长C.A光由玻璃射向空气的全反射临界角更大D.玻璃中A光的传播速度更大BCD图12第37页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一8. 下列说法中正确的是 ( )A.观察光的干涉现象中,当保持双缝的间隙不变,光屏到缝的距离越大,屏上明暗相间的条纹间距越B.观察光的干涉现象中,当保持光屏到缝的距离不 变,双缝的间隙越大,屏上条纹的间距越大C.观察光的衍射现象中,当保持狭缝到光屏的距离不变,屏上明暗相间的条纹间距随缝宽的增大而增D.观察光的衍射现象中,当保持狭缝到光屏的距离不变,屏上明暗相间的条纹间距随缝宽的减小而增大 AD第38页，共44页，2022年，5月20日，4点38

18、分，星期一9. (2009四川21) 如图13所示, 空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体,其内圆半径为r,外圆半径为R,R= .现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体,只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出.设透明柱体的折射率为n,光在透明柱体内传播的时间为t,若真空中的光速为c,则( )A.n可能为B.n可能为2C.t可能为D.t可能为图13AB第39页，共44页，2022年，5月20日，4点38分，星期一解析 紧贴内圆入射的光线到达界面时入射角最小,由已知条件可知该入射角为45,所以该材料折射率的最小值为 ,A、B正确;光在该介质中通过的最小路程为4r,所以光传播时间的最小值为 ,C、D错误.第40页，共44页，202