《三维设计》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)[上课材料].ppt

光的折射定律和折射率,想一想,(1)当入射角145时，反射光线与折射光线间的夹角为多少？ (2)当入射角1为何值时，反射光线与折射光线间的夹角90？,图1231,1,基础课件,2,基础课件,记一记,1光的折射 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。 2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，折射光线与入射光线分别位于法线的 ；入射角的正弦与折射角的正弦成 。,图1232,两侧,正比,3,基础课件,(3)光的折射现象中，光路是 的。 3折射率 (1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦 ，叫做这种介质的折射率。,可逆,之比,4,基础课件,3108,小于,5,基础课件,试一试 1如图1233所示，有一束平行于等 边三棱镜截面ABC的单色光从空气射 向E点，并偏折到F点。已知入射方向 与边AB的夹角为30，E、F分别为 边AB、BC的中点，则 (),图1233,6,基础课件,答案：AC,7,基础课件,全反射色散,想一想,已知介质对某单色光的临界角为C，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少？此单色光在该介质中的波长是多少？,8,基础课件,记一记,1全反射 (1)条件： 光从 射入 。 入射角 临界角。 (2)现象： 完全消失，只剩下 。,光密介质,光疏介质,等于或大于,折射光,反射光,9,基础课件,(4)应用： 棱镜。 光导纤维，如图1234所示。,图1234,全反射,2光的色散 (1)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123 5所示，光谱中 在最上端， 在最下 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 光，是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种单色光组成的。,图1235,红光,紫光,复色,10,基础课件,试一试,图1236,11,基础课件,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。 (3)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。 (4)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。,12,基础课件,例1一半圆柱形透明物体横截面 如图1237所示，底面AOB镀银(图 中粗线)，O表示半圆截面的圆心，一束 光线在横截面内从M点入射，经过AB面 反射后从N点射出。已知光线在M点的入射角为30，MOA60，NOB30。求： (1)光线在M点的折射角； (2)透明物体的折射率。,图1237,13,基础课件,审题指导 (1)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；,尝试解题 (1)如图所示，透明物体内部的光 路为折线MPN，Q、M点相对于底面EF 对称，Q、P和N三点共线。,14,基础课件,设在M点处，光的入射角为1，折射角为2， OMQ，PNF 根据题意有30 由几何关系得，PNOPQO2， 于是260 且2 由式得 215,15,基础课件,16,基础课件,全 反 射,1.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。 (3)当光射到两种介质的界面上时，往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。当折射角等于90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，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射。,17,基础课件,2全反射的有关现象及应用 (1)海水浪花呈白色、玻璃(水)中气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起来“水淋淋”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。 (2)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、外层的界面上时，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。,18,基础课件,例2(2012山东高考)如图1238所 示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB 为直径。来自B点的光线BM在M点射出，出 射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知ABM30，求 (1)玻璃的折射率。 (2)球心O到BN的距离。,图1238,19,基础课件,20,基础课件,21,基础课件,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，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，这样更有利于问题的分析。,22,基础课件,光的色散,各种色光的比较,小大,通过棱镜的偏折角,大小,临界角,大小,波长,大小,同一介质中速度,小大,同一介质中的折射率,低高,频率v,红橙黄绿青蓝紫,颜色,23,基础课件,图1239,24,基础课件,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 审题指导 (1)根据所给信息确定折射率随波长的变化关系。 (2)根据各种色光的波长，确定经过三棱镜后的偏折程度。,25,基础课件,答案D,26,基础课件,随堂巩固落实,A30B45 C60 D75,图12310,27,基础课件,答案：A,28,基础课件,2如图12311所示，一个三棱镜的 截面为等腰直角ABC，A为直角。 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 (),图12311,29,基础课件,答案：A,30,基础课件,图12312,31,基础课件,答案：A,32,基础课件,4(2012江苏调研)一束细光束由真空沿着径向射入一块 半圆柱形透明体，如图12313(a)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随着的变化而变化，如图(b)的图线所示，此透明体的临界角为_，折射率为_。,图12313,33,基础课件,34,基础课件,图12314,35,基础课件,答案：6060,课时跟踪检测 见“课时跟踪检 测（四十三）”,36,基础课件,（给有能力的学生加餐）,1.(2012合肥质量检测)如图1所示为一直角三棱镜的横截 面，棱镜材料的折射率为2，A40，C90，当入射光线以垂直于AB面的方向射入棱镜时，则有光线 () A从AC面射出 B从CB面射出 C从AB面射出，且与AB面斜交 D从AB面射出，且与AB面垂直,图1,37,基础课件,答案：D,38,基础课件,2.(2012广东模拟)如图2所示，两块相同 的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中， 两者的AC面相互平行放置，由红光和 蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射 入，通过两棱镜后变为从a、b两点射出的单色光，对于这两束单色光，下列说法正确的是 () A从a、b两点射出的单色光不平行 B从a、b两点射出的单色光仍平行，且平行于BC面 C红光在玻璃中的传播速度比蓝光小 D从a点射出的单色光为蓝光，从b点射出的单色光 为红光,图2,39,基础课件,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A错，B对；红光频率低于蓝光，故红光速度大于蓝光，C错；蓝光的折射率大，故b点应该是蓝光，D错。 答案：B,40,基础课件,3.(2013银川模拟)平面MN、PQ、ST为 三个相互平行的界面，、 为三种不同的介质，平面ST的上表 面涂有反射层(光线不能通过)，某 种单色光线射向界面MN后，发生了一系列的反射和折射现象，光路如图3所示。则 () A当入射角适当减小时，光线c、d都可能会消 失 B当入射角适当增大时，光线d可能会消失 C对于三种介质，光在介质中的传播速度最小 D出射光线b、c、d不一定平行,图3,41,基础课件,解析：a光在MN界面不会发生全反射，但随着角增大，a光就可能会在PQ界面发生全反射，则光线d消失，选项B正确。介质折射率最大，光在中速度最小，选项C正确。如光线b、c、d都有，由几何关系可知必相互平行，故选项D错。 答案：BC,42,基础课件,图4,43,基础课件,答案：45,44,基础课件,图5,45,基础课件,答案：1.73,46,基础课件,图6,47,基础课件,答案：23 cm,48,基础课件,7.(2012海南高考)一玻璃三棱镜，其截面为 等腰三角形，顶角为锐角，折射率为。 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。 若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧(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射出，则顶角可在什么范围内取值？ 解析：设入射光线经玻璃折射时，入射角为i，折射角为r，射至棱镜右侧面的入射角为。根据折射定律有sin insin r，,图7,49,基础课件,由几何关系得：r 当i0时，由式知r0，有最大值m(如图)， 由式得，m。 同时应小于玻璃对空气的全反射临界角， 即sin m1/n 由式和题给条件可得， 棱镜顶角的取值范围为045。 答案：045,50,基础课件,