《《三维设计》2014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》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《三维设计》2014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（50页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
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时时，反射光，反射光线线与折射光与折射光线间线间的的夹夹角角为为多少？多少？(2)当入射角当入射角1为为何何值时值时，反射光，反射光线线与折射光与折射光线间线间的的夹夹角角90？图图1231记记一一记记 1光的折射光的折射 光从一种介光从一种介质进质进入另一种介入另一种介质时质时，传传播播方向方向发发生改生改变变的的现现象称象称为为光的折射光的折射现现象。象。2光的折射定律光的折射定律 (1)内容：折射光内容：折射光线线与入射光与入射光线线、法、法线处线处在同一平面内，在同一平面内，折射光折射光线线与入射光与入射光
2、线线分分别别位于法位于法线线的的 ；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1232两两侧侧正比正比(3)光的折射光的折射现现象中，光路是象中，光路是 的。的。3折射率折射率(1)定定义义：光从真空射入某种介：光从真空射入某种介质发质发生折射生折射时时，入射角，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，叫做这这种介种介质质的折射率。的折射率。可逆可逆之比之比3108小于小于试试一一试试1如如图图1233所示，有一束平行于等所示，有一束平行于等边边三棱三棱镜镜截面截面ABC的的单单色光从空气射色光从空气射向向E点，并偏折到点，并偏折到F点。已知入射方向点。
3、已知入射方向与与边边AB的的夹夹角角为为30，E、F分分别为别为边边AB、BC的中点，的中点，则则 ()图图1233答案：答案：AC全反射色散全反射色散想一想想一想 已知介已知介质对质对某某单单色光的色光的临临界角界角为为C，则则介介质对单质对单色色光的折射率光的折射率为为多少？多少？单单色光在色光在该该介介质质中中传传播速度播速度为为多少多少？此？此单单色光在色光在该该介介质质中的波中的波长长是多少？是多少？记记一一记记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 临临界角。界角。(2)现现象：象：完全消失，只剩下完全消失，只剩下 。光密介光密介质质光疏介光疏介质质等于
4、或大于等于或大于折射光折射光反射光反射光(4)应应用：用：棱棱镜镜。光光导纤维导纤维，如，如图图1234所示。所示。图图1234全反射全反射 2光的色散光的色散 (1)定定义义：含有多种：含有多种颜颜色的光被分解色的光被分解为为单单色光的色光的现现象叫做光的色散，如象叫做光的色散，如图图1235所示，光所示，光谱谱中中 在最上端，在最上端，在最下在最下端，中端，中间间是橙、黄、是橙、黄、绿绿、青、青、蓝蓝等色光。等色光。(2)白光的白光的组组成：光的色散成：光的色散现现象象说说明白光是明白光是 光，光，是由是由红红、橙、黄、橙、黄、绿绿、青、青、蓝蓝、紫、紫7种种单单色光色光组组成的。成的。图
5、图1235红红光光紫光紫光复色复色试试一一试试图图1236折射定律及折射率的折射定律及折射率的应应用用(2)折射率由介折射率由介质质本身性本身性质质决定，与入射角的大小无关。决定，与入射角的大小无关。(3)折射率与介折射率与介质质的密度没有关系，光密介的密度没有关系，光密介质质不是指密度不是指密度大的介大的介质质。(4)同一种介同一种介质质中，中，频频率越大的色光折射率越大，率越大的色光折射率越大，传传播速播速度越小。度越小。例例1一半一半圆圆柱形透明物体横截面柱形透明物体横截面如如图图1237所示，底面所示，底面AOB镀银镀银(图图中粗中粗线线)，O表示半表示半圆圆截面的截面的圆圆心，一束心
6、，一束光光线线在横截面内从在横截面内从M点入射，点入射，经过经过AB面面反射后从反射后从N点射出。已知光点射出。已知光线线在在M点的入射角点的入射角为为30，MOA60，NOB30。求：。求：(1)光光线线在在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审题审题指指导导(1)根据反射根据反射对对称确定光路称确定光路图图；(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；尝试尝试解解题题 (1)如如图图所示，透明物体内部的光所示，透明物体内部的光路路为为折折线线MPN，Q、M点相点相对对于底面于底面EF对对称，称，Q、P和和N三点共三点共线线。设设
7、在在M点点处处，光的入射角，光的入射角为为1，折射角，折射角为为2，OMQ，PNF根据根据题题意有意有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)如果光如果光线线从光疏介从光疏介质进质进入光密介入光密介质质，则则无无论论入射角多入射角多大，都不会大，都不会发发生全反射生全反射现现象。象。(2)光的全反射光的全反射现现象遵循光的反射定律，光路是可逆的。象遵循光的反射定律，光路是可逆的。(3)当光射到两种介当光射到两种介质质的界面上的界面上时时，往往同，往往同时发时发生光的折生光的折射和反射射和反射现现象
8、，但在全反射象，但在全反射现现象中，只象中，只发发生反射，不生反射，不发发生折生折射。当折射角等于射。当折射角等于90时时，实际实际上就已上就已经经没有折射光了。没有折射光了。(4)全反射全反射现现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质质射向光疏介射向光疏介质时质时，在入射角逐，在入射角逐渐渐增大的增大的过过程中，反射光的程中，反射光的能量逐能量逐渐渐增增强强，折射光的能量逐，折射光的能量逐渐渐减弱，当入射角等于减弱，当入射角等于临临界界角角时时，折射光的能量已，折射光的能量已经经减弱减弱为为零，零，这时这时就就发发生了全反射。生了全反射。2全反射的有关
9、全反射的有关现现象及象及应应用用(1)海水浪花呈白色、玻璃海水浪花呈白色、玻璃(水水)中气泡看起来特中气泡看起来特别别亮、沙漠亮、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、的、海市蜃楼、钻钻石的石的夺夺目光彩、水下灯照不到整个水面、全反射棱目光彩、水下灯照不到整个水面、全反射棱镜镜等。等。(2)光光导纤维导纤维：结结构：构：简简称光称光纤纤，是一种透明的玻璃，是一种透明的玻璃纤维丝纤维丝，直径在几，直径在几微米到一百微米之微米到一百微米之间间，由内芯和外套两，由内芯和外套两层组层组成，内芯的折射率成，内芯的折射率大于外套的折射率，即内芯是光密介大于外
10、套的折射率，即内芯是光密介质质，外套是光疏介，外套是光疏介质质。原理：光在光原理：光在光纤纤的内芯中的内芯中传传播，每次射到内、外播，每次射到内、外层层的界的界面上面上时时，都要求入射角大于，都要求入射角大于临临界角，从而界角，从而发发生全反射。生全反射。例例2(2012山东高考山东高考)如如图图1238所所示，一玻璃球体的半径示，一玻璃球体的半径为为R，O为为球心，球心，AB为为直径。来自直径。来自B点的光点的光线线BM在在M点射出，出点射出，出射光射光线线平行于平行于AB，另一光，另一光线线BN恰好在恰好在N点点发发生全反射。生全反射。已知已知ABM30，求，求 (1)玻璃的折射率。玻璃的
11、折射率。(2)球心球心O到到BN的距离。的距离。图图1238解答全反射解答全反射类问题类问题的技巧的技巧 解答全反射解答全反射类问题时类问题时，要抓住，要抓住发发生全反射的两个生全反射的两个条件：一是光必条件：一是光必须须从光密介从光密介质质射入光疏介射入光疏介质质，二是入，二是入射角大于或等于射角大于或等于临临界角。利用好光路界角。利用好光路图图中的中的临临界光界光线线，准确地判断出恰好准确地判断出恰好发发生全反射的光路生全反射的光路图图是解是解题题的关的关键键，且在作光路且在作光路图时图时尽量与尽量与实际实际相符，相符，这样这样更有利于更有利于问题问题的分析。的分析。光的色散光的色散各种色
12、光的比各种色光的比较较小小大大通通过过棱棱镜镜的偏折角的偏折角大大小小临临界角界角大大小小波波长长大大小小同一介同一介质质中速度中速度小小大大同一介同一介质质中的折射率中的折射率低低高高频频率率v 红红橙黄橙黄绿绿青青蓝蓝紫紫颜颜色色图图1239A屏上屏上c处处是紫光是紫光 B屏上屏上d处处是是红红光光C屏上屏上b处处是紫光是紫光 D屏上屏上a处处是是红红光光审题审题指指导导(1)根据所根据所给给信息确定折射率随波信息确定折射率随波长长的的变变化关系。化关系。(2)根据各种色光的波根据各种色光的波长长，确定，确定经过经过三棱三棱镜镜后的偏折后的偏折程度。程度。答案答案D随堂巩固落实随堂巩固落实
13、A30B45C60 D75图图12310答案：答案：A2如如图图12311所示，一个三棱所示，一个三棱镜镜的的截面截面为为等腰直角等腰直角ABC，A为为直角。直角。此截面所在平面内的光此截面所在平面内的光线线沿平行于沿平行于BC边边的方向射到的方向射到AB边边，进进入棱入棱镜镜后后直接射到直接射到AC边边上，并上，并刚刚好能好能发发生全反射。生全反射。该该棱棱镜镜材材料的折射率料的折射率为为 ()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)一束一束细细光束由真空沿着径向射入一光束由真空沿着径向射入一块块半半圆圆柱形透明体，如柱形透明体，如图图12313
14、(a)所示，所示，对对其射出其射出后的折射光后的折射光线线的的强强度度进进行行记录记录，发现发现折射光折射光线线的的强强度度随着随着的的变变化而化而变变化，如化，如图图(b)的的图线图线所示，此透明体所示，此透明体的的临临界角界角为为_，折射率，折射率为为_。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）”（给给有能力的学生加餐）有能力的学生加餐）1.(2012合肥质量检测合肥质量检测)如如图图1所示所示为为一直角三棱一直角三棱镜镜的横截的横截面，棱面，棱镜镜材料的折射率材料的折射率为为2，A40，C90，当，当入射光
15、入射光线线以垂直于以垂直于AB面的方向射入棱面的方向射入棱镜时镜时，则则有光有光线线 ()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)如如图图2所示，两所示，两块块相同相同的玻璃等腰三棱的玻璃等腰三棱镜镜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，由面相互平行放置，由红红光和光和蓝蓝光光组组成的成的细细光束平行于光束平行于BC面从面从P点射点射入，通入，通过过两棱两棱镜镜后后变为变为从从a、b两点射出的两点射出的单单色光，色光
16、，对对于于这这两束两束单单色光，下列色光，下列说说法正确的是法正确的是 ()A从从a、b两点射出的两点射出的单单色光不平行色光不平行B从从a、b两点射出的两点射出的单单色光仍平行，且平行于色光仍平行，且平行于BC面面C红红光在玻璃中的光在玻璃中的传传播速度比播速度比蓝蓝光小光小D从从a点射出的点射出的单单色光色光为蓝为蓝光，从光，从b点射出的点射出的单单色光色光为红为红光光图图2解析：等腰三棱解析：等腰三棱镜镜如如题图题图放置可放置可认为认为是平行玻璃是平行玻璃砖砖，不，不改改变变光的光的传传播方向，播方向，选项选项A错错，B对对；红红光光频频率低于率低于蓝蓝光，光，故故红红光速度大于光速度大
17、于蓝蓝光，光，C错错；蓝蓝光的折射率大，故光的折射率大，故b点点应应该该是是蓝蓝光，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，、为为三种不同的介三种不同的介质质，平面，平面ST的上表的上表面涂有反射面涂有反射层层(光光线线不能通不能通过过)，某，某种种单单色光色光线线射向界面射向界面MN后，后，发发生了一系列的反射生了一系列的反射和折射和折射现现象，光路如象，光路如图图3所示。所示。则则 ()A当入射角当入射角适当减小适当减小时时，光，光线线c、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适当增大时时
18、，光，光线线d可能会消失可能会消失C对对于三种介于三种介质质，光在介，光在介质质中的中的传传播速度最小播速度最小D出射光出射光线线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界面不会界面不会发发生全反射，但随着生全反射，但随着角增大，角增大，a光就可能会在光就可能会在PQ界面界面发发生全反射，生全反射，则则光光线线d消失，消失，选选项项B正确。正确。介介质质折射率最大，光在折射率最大，光在中速度最小，中速度最小，选选项项C正确。如光正确。如光线线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，故互平行，故选项选项D错错。答案：答案：BC图图4答案：答案：45
19、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)一玻璃三棱一玻璃三棱镜镜，其截面，其截面为为等腰三角形，等腰三角形，顶顶角角为锐为锐角，折射率角，折射率为为。现现在横截面内有一光在横截面内有一光线线从其左从其左侧侧面上半面上半部射入棱部射入棱镜镜。不考。不考虑虑棱棱镜镜内部的反射。内部的反射。若保持入射若保持入射线线在在过过入射点的法入射点的法线线的下方一的下方一侧侧(如如图图7)，且要求入射角，且要求入射角为为任何任何值值的光的光线线都会从棱都会从棱镜镜的右的右侧侧面射出，面射出，则顶则顶角角可在什么范可在什么范围围内取内取值值？解析：解析：设设入射光入射光线经线经玻璃折射玻璃折射时时，入射角，入射角为为i，折射，折射角角为为r，射至棱，射至棱镜镜右右侧侧面的入射角面的入射角为为。根据折射定律。根据折射定律有有sin insin r，图图7由几何关系得：由几何关系得：r当当i0时时，由，由式知式知r0，有最大有最大值值m(如如图图)，由由式得，式得，m。同同时应时应小于玻璃小于玻璃对对空气的全反射空气的全反射临临界角，界角，即即sin m1/n由由式和式和题给题给条件可得，条件可得，棱棱镜顶镜顶角角的取的取值值范范围为围为045。答案：答案：045