高中物理高考总复习课件第十四章第3讲光的折射全反射

高中物理教学同步课件前言1——学习方法总结学习物理重要，掌握学习物理的方法更重要。学好物理的“法宝”包括预习、听课、整理、应用（作业）、复习总结等。大量事实表明：做好课前预习是学好物理的前提；主动高效地听课是学好物理的关键；及时整理好学习笔记、做好练习是巩固、深化、活化物理概念的理解，将知识转化为解决实际问题的能力，从而形成技能技巧的重要途径；善于复习、归纳和总结，能使所学知识触类旁通；适当阅读科普读物和参加科技活动，是学好物理的有益补充；树立远大的目标，做好充分的思想准备，保持良好的学习心态，是学好物理的动力和保证。注意学习方法，提高学习能力，同学们可从以下几点做起。高中物理是一门既有趣又有用的学科，它可以帮助我们理解自然界的现象，提高我们的逻辑思维和创造力。但是，高中物理也是一门很难的学科，它涉及到很多抽象的概念，复杂的公式和繁琐的计算。如果你想在考试中取得好成绩，你需要掌握大量的知识点，并且能够灵活地运用它们。一轮复习拥有一个重要的任务，就是把之前的弱科补强至平均水平，物理作为理科里公认的最难，值得在一轮复习里花去更多的时间。高中物理教材中最重要的知识点，如发现自己的知识漏洞，务必利用一轮复习的时间将他补强。前言2——学习方法总结课前预习，首先把新课的内容都要仔细地阅读一遍，通过阅读、分析、思考，了解教材的知识体系，重点、难点、范围和要求。对于物理概念和规律则要抓住其核心，以及与其它物理概念和规律的区别与联系，把教材中自己不懂的疑难问题记录下来。然后再纵观新课的内容，找出各知识点间的联系，掌握知识的脉络，绘出知识结构简图。同时还要阅读有关典型的例题并尝试解答，把解答书后习题作为阅读效果的检查。上课老师讲到自己预习时的不懂之处时，主动、格外注意听，力求当堂弄懂。同时可以对比老师的讲解以检查自己对教材理解的深度和广度，学习教师对疑难问题的分析过程和思维方法，也可以作进一步的质疑、析疑、提出自己的见解。学习过程中，通过对所学知识的回顾、对照预习笔记、听课笔记、作业、达标检测、教科书和参考书等材料加以补充、归纳，使所学的知识达到系统、完整和高度概括的水平。学习笔记要简明、易看、一目了然，做到定期按知识本身的体系加以归类，整理出总结性的学习笔记，以求知识系统化。把这些思考的成果及时保存下来，以后再复习时，就能迅速地回到自己曾经达到的高度。预习中，用书上的习题检查自己的预习效果，课后作业时多进行一题多解及分析最优解法练习。在章节复习中精选课外习题自我测验，及时反馈信息。要做好作业，首先要仔细审题，弄清题中叙述的物理过程，明确题中所给的条件和要求解决的问题；根据题中陈述的物理现象和过程对照所学物理知识选择解题所要用到的物理概念和规律；经过冷静的思考或分析推理，建立数学关系式；借助数学工具进行计算，求解时要将各物理量的单位统一到国际单位制中；最后还必须对答案进行验证讨论，以检查所用的规律是否正确，在运算中出现的各物理的单位是否一致，答案是否正确、符合实际，物理意义是否明确，运算进程是否严密，是否还有别的解法，通过验证答案、回顾解题过程，才能牢固地掌握知识，熟悉各种解题的思路和方法，提高解题能力。对学过的知识，做过的练习，如果不会归纳总结，就容易出现知识之间的割裂而形成孤立地、呆板地学习物理知识的倾向。其结果必然是物理内容一大片，定律、公式一大堆，但对具体过程分析不清，对公式中的物理量间的关系理解不深，不会纵观全局，前后联贯，灵活运用物理概念和物理规律去解决具体问题。因此，课后要及时的复习、总结。课后的复习除了每节课后的整理笔记、完成作业外，还要进行章节的单元复习。要经常通过对比、鉴别，弄清事物的本质、内在联系以及变化发展过程，并及时归纳总结以形成系统的知识。通过分析对比，归纳总结，便可以使知识前后贯通，纵横联系，并从物理量间的因果联系和发展变化中加深对物理概念和规律的理解。前言3——学习方法总结第十四章

机械振动与机械波光电磁波与相对论第3讲光的折射全反射大一轮复习讲义NEIRONGSUOYIN内容索引过好双基关研透命题点课时作业回扣基础知识训练基础题目细研考纲和真题分析突破命题点限时训练练规范练速度过好双基关一、光的折射定律折射率1.折射定律(1)内容：如图1所示，折射光线与入射光线、法线处在

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

比.同一平面正图1(2)表达式：

＝n.(3)在光的折射现象中，光路是

的.可逆2.折射率(1)折射率是一个反映介质的

的物理量.(2)定义式：n＝

.(3)计算公式：n＝

，因为v<c，所以任何介质的折射率都

.(4)当光从真空(或空气)斜射入某种介质时，入射角

折射角；当光由介质斜射入真空(或空气)时，入射角

折射角.光学性质大于1大于小于3.折射率的理解(1)折射率由

性质决定，与入射角的大小无关.(2)折射率与介质的

没有关系，光密介质不是指密度大的介质.(3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越

，传播速度越

.介质本身密度大小高中物理学习技巧——高中物理与初中物理区别进入高中一年级学习，学生普遍感到物理难学，这是由于高中物理和初中物理区别，主要有以下几个方面：一、知识量增大。学科门类，高中与初中差不多，但高中的知识量比初中的大。二、理论性增强。这是最主要的特点。初中教材有些只要求初步了解，只作定性研究，而高中则要求深入理解，作定量研究，教材的抽象性和概括性大大加强。三、系统性增强。高中教材由于理论性增强，常以某些基础理论为纲，根据一定的逻辑，把基本概念、基本原理、基本方法联结起来。构成一个完整的知识体系。前后知识的关联是其一个表现。另外，知识结构的形成是另一个表现，因此高中教材知识结构化明显升级。四、综合性增强。学科间知识相互渗透，相互为用，加深了学习难度。如分析计算物理题，要具备数学的函数，解方程等知识技能。对于高中生来讲，物理绝对是非常难的一科，不少同学都花费了大量的精力仍然没有学好物理。高中物理怎么才能提高成绩，下面这些物理高效学习方法可以给大家一些指导。一、课堂上认真听课。学生一天中基本上都是在课堂上度过，如果课堂都无法做到认真听讲，这就相当于盖房子连砖都没有一样。对于高中物理的学习，最重要的是要聚精会神听课，全神贯注，不要开小差。课堂中学习的内容也都是物理学习的重点，只有认真听课，才能打好基础。二、做好课前预习。我们都知道笨鸟先飞的道理，由于我们基础差，物理学习一定要走在别人前头，建议基础差的同学课前一定要预习，这样与之相关的旧知识可以复习一下，新知识如果不懂可以标记出来课堂重点去听，这样可以带着问题去听课，由于已经自学过一遍，听课的时候更容易跟上老师讲课的进度，不会出现听不懂而失去信心不愿意听的现象。高中物理学习技巧——高中物理学习技巧对于高中生来讲，物理绝对是非常难的一科，不少同学都花费了大量的精力仍然没有学好物理。高中物理怎么才能提高成绩，下面这些物理高效学习方法可以给大家一些指导。三、课本先吃透，掌握基本知识点和定理。不少同学学习物理普遍存在课本都没掌握，甚至最基础的公式、定理都没记住，谈何灵活应用。同时课本上的物理知识不建议死记硬背，一定要理解记忆，特别是定理，要深入理解它的内涵、外延、推导、应用范围等，总结出各种知识点之间的联系，在头脑中形成知识网络。四、重视物理错题。对于每天出现的错题，课上老师重点讲解的错题及总结的错题，要及时的进行深入研究、并及时归类、总结，做到同样的错误不一错再错。高中物理学习技巧——高中物理学习技巧即基本概念要清楚，基本规律要熟悉，基本方法要熟练。1、基本概念，比如说速率，它有两个意思：一是表示速度的大小；二是表示路程与时间的比值（如在匀速圆周运动中），而速度是位移与时间的比值（指在匀速直线运动中）。2、基本规律，比如平均速度的计算公式有两个，经常用到V=s/t、V=(vo+vt)/2，前者是定义式，适用于任何情况，后者是导出式，只适用于做匀变速直线运动的情况。3、基本方法，比如学习物理时，可以总结出一些简练易记实用的推论或论断，如，沿着电场线的方向电势降低；同一根绳上张力相等；加速度为零时速度最大；洛仑兹力不做功等等。高中物理学习技巧——“三个基本”自测1如图2所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中.当入射角是45°时，折射角为30°，则以下说法正确的是A.反射光线与折射光线的夹角为120°B.该液体对红光的折射率为C.该液体对红光的全反射临界角为45°D.当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角也是30°图2√二、全反射光导纤维1.定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部

，只剩下反射光线的现象.2.条件：(1)光从光密介质射入光疏介质.(2)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sinC＝

.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越

.消失大于或等于小4.光导纤维光导纤维的原理是利用光的

，如图3所示.图3全反射自测2

教材P53第1题

(多选)光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是A.a是光密介质，b是光疏介质B.光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度C.光的入射角必须大于或等于临界角D.必须是单色光√√研透命题点命题点一折射定律和折射率的理解及应用1.对折射率的理解(1)折射率的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＝

.(2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关.同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小.(3)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同.2.光路的可逆性在光的折射现象中，光路是可逆的.如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射.例1

(2018·全国卷Ⅲ·34(2))如图4，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上.D位于AB边上，过D点作AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点作AB边的垂线交直线DF于E；DE＝2cm，EF＝1cm.求三棱镜的折射率.(不考虑光线在三棱镜中的反射)图4解析过D点作AB边的法线NN′，连接OD，则∠ODN＝α为O点发出的光线在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为β，如图所示.根据折射定律有nsinα＝sinβ ①式中n为三棱镜的折射率.由几何关系可知β＝60° ②∠EOF＝30° ③在△OEF中有EF＝OEsin∠EOF ④由③④式和题给条件得OE＝2cm ⑤根据题给条件可知，△OED为等腰三角形，有α＝30° ⑥由①②⑥式得变式1

(2017·全国卷Ⅰ·34(2))如图5，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜.有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R.已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射).求该玻璃的折射率.图5解析如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行.这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射.设光线在半球面的入射角为i，折射角为r.由折射定律有sini＝nsinr ①由正弦定理有由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i.由题设条件和几何关系有由①③④式和题给数据得式中L是入射光线与OC的距离，L＝0.6R.变式2

(2017·全国卷Ⅱ·34(2))一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图6所示.容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料.在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率.答案1.55图6解析设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1.在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C，连接C、D，交反光壁于E点，由光源射向E点的光线，反射后沿ED射向D点.光线在D点的入射角为i2，折射角为r2，如图所示.设液体的折射率为n，由折射定律有nsini1＝sinr1 ①nsini2＝sinr2 ②由题意知r1＋r2＝90° ③联立①②③式得由几何关系可知联立④⑤⑥式得n≈1.55命题点二全反射现象的理解和综合分析1.分析综合问题的基本思路(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等于临界角，明确是否发生全反射现象.(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，应熟练掌握跟折射率有关的所有关系式.例2

(2018·全国卷Ⅱ·34(2))如图7，△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；答案

60°图7解析光线在BC面上折射，由折射定律有sini1＝nsinr1 ①式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角.光线在AC面上发生全反射，由反射定律有i2＝r2 ②式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角.光线在AB面上发生折射，由折射定律有nsini3＝sinr3 ③式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角.由几何关系得i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30° ④F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3) ⑤由①②③④⑤式得δ＝60° ⑥(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？解析光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全发射，有nsini2≥nsinC>nsini3 ⑦式中C是全反射临界角，满足nsinC＝1 ⑧由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为变式3

(2017·全国卷Ⅲ·34(2))如图8，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO′表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线).已知玻璃的折射率为1.5.现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线).求：(1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；图8解析如图甲，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角ic时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l.i＝ic ①设n是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有nsinic＝1 ②由几何关系有联立①②③式并利用题给条件，得(2)距光轴

的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离.答案2.74R解析如图乙，设与光轴相距

的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1，由折射定律有nsini1＝sinr1 ⑤设折射光线与光轴的交点为C，在△OBC中，由正弦定理有由几何关系有∠C＝r1－i1

⑦联立⑤⑥⑦⑧式及题给条件得变式4

(2016·全国卷Ⅰ·34(2))如图9所示，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0m.从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为.(1)求池内的水深；图9解析光由A射向B恰好发生全反射，光路如图甲所示.甲(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0m.当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接收的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字).答案

0.7m解析光由A点射入救生员眼中光路图如图乙所示.乙设|BE|＝x，由几何关系得由几何关系得，救生员到池边的水平距离为|BC|＝2m－x≈0.7m命题点三光路控制和色散1.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制类别项目平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)结构玻璃砖上下表面是平行的横截面为三角形横截面是圆对光线的作用通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底边偏折圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折应用测定玻璃的折射率全反射棱镜，改变光的传播方向改变光的传播方向特别提醒不同颜色的光的频率不同，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.2.光的色散及成因(1)含有多种颜色的光被分解为单色光的现象称为光的色散.(2)含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质，由于介质对不同色光的折射率不同，各种色光的偏折程度不同，所以产生光的色散.3.各种色光的比较颜色红橙黄绿青蓝紫频率f低→高同一介质中的折射率小→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→大例3

(2018·全国卷Ⅰ·34(1))如图10，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A＝30°.一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为____.若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射角_____(填“小于”“等于”或“大于”)60°.图10大于解析根据光路的可逆性，在AC面，入射角为60°时，折射角为30°.玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，沿同一路径入射时，入射角仍为30°不变，对应的折射角变大，因此折射角大于60°.图11得：θ1＝30°，θ2＝37°由分析可知，恰好分开时：x＝d(tan37°－tan30°)变式6单色细光束射到折射率n＝的透明球面，光束在过球心的平面内，入射角i＝45°，研究经折射进入球内后，又经内表面反射一次，再经球面折射后射出的光线，如图12所示(图上已画出入射光和出射光).图12(1)在图上大致画出光线在球内的路径和方向.答案见解析图解析

光线从入射到出射的光路如图所示，入射光线AB经球面折射后，折射光线为BC，又经球表面反射后，反射光线为CD，再经折射后，折射出的光线为DE.OB、OD为球的半径，即为法线.(2)求入射光与出射光之间的夹角α.α＝4r－2i，把r＝30°，i＝45°代入得：α＝30°.答案30°课时作业1.(多选)(2018·福建省泉州市考前适应性模拟)a、b

两种单色光以相同的入射角从半圆形玻璃砖的圆心O

射向空气，其光路图如图1所示.下列说法正确的是A.由玻璃射向空气发生全反射时玻璃对a光的临界角较大B.玻璃对a光的折射率较大C.a光在玻璃中传播的波长较短D.b光的光子能量较大E.b光在该玻璃中传播的速度较小双基巩固练√1234567√√图1解析

由光路图可知，a、b光入射角相同，在分界面上a光发生反射及折射，而b光发生全反射，可知b光的临界角小于a光的临界角，根据sinC＝

，知a光的折射率小于b光的折射率，故A正确，B错误；折射率越大，频率越大，波长越短，故b光的波长短，C错误；b光的折射率大，知b光的频率大，根据E＝hν知，b光的光子能量大，故D正确；b光折射率大，根据v＝

知，b光在玻璃中的传播速度小，故E正确.12345672.(多选)(2018·四川省第二次“联测促改”)如图2所示，O1O2是半圆形玻璃砖过圆心的法线，a、b是关于O1O2对称的两束平行单色光束，两光束从玻璃砖右方射出后的光路图如图所示，则下列说法正确的是A.该玻璃砖对a光的折射率比对b光的折射率小B.有可能a是绿光，b是红光C.两光束从空气进入玻璃的过程中各自的频率均

不变D.在真空中，a光的波长比b光的波长长E.在两光束交汇处一定能看到干涉条纹√1234567√√图2解析

由题图可知，b光偏离原来的传播方向较多，玻璃对b光的折射率大，故A正确；玻璃对b光的折射率大，b光的频率高，故B错误；光在不同介质中传播，频率不变，故C正确；根据真空中波速c＝λν，b光频率高，波长短，故D正确；由于a、b两束光频率不相等，相遇时不会产生干涉条纹，故E错误.12345673.(2018·广东省揭阳市高三期末)如图3所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知∠A＝60°，∠C＝90°，一束极细的光于AC边的中点D垂直AC面入射，AD＝a，棱镜的折射率n＝

.求：(1)光从棱镜第一次射入空气时的折射角；1234567答案见解析图3解析光路图如图所示，由几何知识得i1＝60°，设在玻璃中光发生全反射的临界角为C，1234567i1>45°，发生全反射i2＝90°－i1＝30°<C，(2)光从进入棱镜到它第一次从BC边和AB边射入空气所经历的时间分别为多少？(设光在真空中的传播速度为c，结果可以用根式表示)答案见解析从BC边射出的光线所用的时间：在BC边上反射的光线由几何关系可知将垂直AB边射出.故从AB边射出的光线所用的时间：12345674.(2019·河南省信阳市模拟)如图4所示，半径为R、球心为O的玻璃半球置于半径为R的上端开口的薄圆筒上，一束单色光a沿竖直方向从B点射入半球表面，OB与竖直方向夹角为60°，经两次折射后，出射光线与BO连线平行，求：(1)玻璃的折射率；1234567综合提升练图4解析作出光经过玻璃半球的光路示