第二节光的折射全反射色散

第二节光的折射全反射色散第1页，共49页，2023年，2月20日，星期一一、光的折射与折射率1．折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象．基础梳理自学导引第2页，共49页，2023年，2月20日，星期一2．折射定律(如图14－2－1)图14－2－1第3页，共49页，2023年，2月20日，星期一(1)内容：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，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_______．(2)表达式：＝n，式中n是比例常数．正比第4页，共49页，2023年，2月20日，星期一3．折射率(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角θ1的正弦与折射角θ2的正弦之比n，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率．(2)表达式：n＝________.第5页，共49页，2023年，2月20日，星期一(3)物理意义折射率是表示光线从一种介质进入另一种介质时，发生_______程度的物理量，与入射角θ1及折射角θ2大小_____关．(4)折射率和光速的关系偏折无第6页，共49页，2023年，2月20日，星期一折射率和光在介质中传播的速度有关,当c为真空中光速，v为介质中光速时n＝____

.式中c＝3.0×108m/s，n为介质的折射率，总大于1，故光在介质中的传播速度必_______真空中的光速．小于第7页，共49页，2023年，2月20日，星期一二、光的全反射1．现象：折射光完全消失，只剩下反射光．2．条件：(1)光从______介质射入______介质．(2)入射角____临界角．光密光疏≥第8页，共49页，2023年，2月20日，星期一3．临界角：折射角等于90°时的入射角，用C表示，sinC＝____.4．应用：(1)全反射棱镜．(2)光导纤维，如图14－2－2.图14－2－2第9页，共49页，2023年，2月20日，星期一三、光的色散1．色散现象白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱，如图14－2－3.图14－2－3第10页，共49页，2023年，2月20日，星期一2．成因由于n红＜n紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同，就是说紫光偏折得更明显些，当它们射到另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光偏折角最小．第11页，共49页，2023年，2月20日，星期一四、三棱镜对光路的控制1．对光线的偏折作用(1)光密三棱镜：光线两次折射均向底面偏折,偏折角为δ,如图14－2－4甲．(2)光疏三棱镜：光线两次折射均向顶角偏折，如图乙．第12页，共49页，2023年，2月20日，星期一2．全反射棱镜(等腰直角棱镜)图14－2－4第13页，共49页，2023年，2月20日，星期一(1)当光线从一直角边垂直射入时，在斜边发生全反射，从另一直角边垂直射出(如图14－2－5甲)．(2)当光线垂直于斜边射入时，在两直角边发生全反射后又垂直于斜边射出(如图乙)，入射光线和出射光线互相平行．第14页，共49页，2023年，2月20日，星期一特别提示：不同颜色的光频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同,发生全反射现象的临界角也不同．图14－2－5第15页，共49页，2023年，2月20日，星期一要点透析直击高考一、对折射率的理解1．折射率是用光线从真空斜射入介质,入射角正弦与折射角正弦之比定义的，由于光路可逆，入射角、折射角随光路可逆而“换位”．第16页，共49页，2023年，2月20日，星期一第17页，共49页，2023年，2月20日，星期一2．折射率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＝.3．折射率的大小不仅与介质本身有关,还与折射光的频率有关：同一种介质,对频率大的光折射率大，对频率小的光折射率小．第18页，共49页，2023年，2月20日，星期一4．同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率不变．第19页，共49页，2023年，2月20日，星期一即时应用第20页，共49页，2023年，2月20日，星期一图14－2－6第21页，共49页，2023年，2月20日，星期一A．屏上c处是紫光B．屏上d处是红光C．屏上b处是紫光

D．屏上a处是红光第22页，共49页，2023年，2月20日，星期一解析：选D.由公式可知，光的波长越长，折射率越小．而在太阳光的可见光范围内，从红光到紫光的波长越来越短，即折射率越来越大，所以a处是红光，d处是紫光，则A、B、C错误，D正确．第23页，共49页，2023年，2月20日，星期一二、光的折射、全反射的理解和应用1．全反射现象的理解(1)光线射向两种介质的界面上，会同时发生光的反射和折射．(2)若光从光密介质射入光疏介质，折射角就大于入射角．第24页，共49页，2023年，2月20日，星期一(3)当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光线了，这时的入射角为临界角C，当入射角θ1大于等于临界角C时，折射光线消失，发生全反射现象(如图14－2－7)．图14－2－7第25页，共49页，2023年，2月20日，星期一2．光的折射和全反射综合问题(1)首先要根据折射或全反射画出光路图．(2)对不同的介质界面要具体问题具体分析，如平行玻璃砖，圆形玻璃砖，三棱镜等．第26页，共49页，2023年，2月20日，星期一(3)作图时要找出具有代表性的光线，如符合边界条件或全反射临界条件的光线．(4)要注意利用光路的可逆性、对称性,寻找三角形全等、相似等几何关系．第27页，共49页，2023年，2月20日，星期一即时应用2．(2011·高考山东卷)如图14－2－8所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB＝60°.一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质,经OA折射的光线恰平行于OB.第28页，共49页，2023年，2月20日，星期一(1)求介质的折射率．(2)折射光线中恰好射到M点的光线__________(填“能”或“不能”)发生全反射．图14－2－8第29页，共49页，2023年，2月20日，星期一解析：依题意作出光路图，(1)由几何知识可知，入射角i＝60°，折射角r＝30°根据折射定律得第30页，共49页，2023年，2月20日，星期一第31页，共49页，2023年，2月20日，星期一题型探究讲练互动(2010·高考课标全国卷)如图14－2－9所示，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角．折射、全反射定律的应用例1图14－2－9第32页，共49页，2023年，2月20日，星期一此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射．该棱镜材料的折射率为(

)第33页，共49页，2023年，2月20日，星期一图14－2－10第34页，共49页，2023年，2月20日，星期一【答案】A第35页，共49页，2023年，2月20日，星期一【方法技巧】解决这类问题时常采取程序法，在发生折射处，用折射定律列方程，在恰好发生全反射处，利用全反射临界条件列方程，联立即可求解．第36页，共49页，2023年，2月20日，星期一(2011·高考海南卷)一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1＝0.6m，尾部下端Q略高于水面；赛艇正前方离赛艇前端s1＝0.8m处有一浮标，示意如图14－2－11.有关折射、全反射现象的光路问题例2第37页，共49页，2023年，2月20日，星期一一潜水员在浮标前方s2＝3.0m处下潜到深度为h2＝4.0m时，看到标记刚好被浮标挡住，此处看不到船尾端Q；继续下潜Δh＝4.0m，恰好能看见Q.求图14－2－11第38页，共49页，2023年，2月20日，星期一(1)水的折射率n；(2)赛艇的长度l.(可用根式表示)第39页，共49页，2023年，2月20日，星期一图14－2－12第40页，共49页，2023年，2月20日，星期一第41页，共49页，2023年，2月20日，星期一(满分样板10分)(2012·潍坊模拟)如图14－2－13所示，一束截面为圆形(半径为R)的平行复色光垂直射向一玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形彩色亮区．光的色散和折射、全反射的综合例3第42页，共49页，2023年，2月20日，星期一已知玻璃半球的半径为R，屏幕S至球心的距离为D(D＞3R)，不考虑光的干涉和衍射，试问：图14－2－13第43页，共49页，2023年，2月20日，星期一(1)在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色？(2)若玻璃半球对(1)中色光的折射率为n，请你求出圆形亮区的最大半径．第44页，共49页，2023年，2月20日，星期一☞解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！(1)由于紫光频率最大，折射率最大，偏折角最大，故最外侧为紫色．(2分)(2)如图14－2－14，紫