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1、第二课时光的折射全反射色散第二课时光的折射全反射色散现在学习的是第1页，共45页第一关第一关:基础关基础关 展望高考展望高考基础知识基础知识现在学习的是第2页，共45页一一 光的折射光的折射知识讲解知识讲解(1)折射现象折射现象:光传播到两种介质的分界面上光传播到两种介质的分界面上,一部分光进入另一种介质一部分光进入另一种介质中中,并且改变了原来的传播方向并且改变了原来的传播方向,这种现象叫做光的折射这种现象叫做光的折射.如图所示如图所示,AO为入射光线为入射光线,O为入射点为入射点,OB为反射光线为反射光线,OC为折射光线为折射光线.现在学习的是第3页，共45页现在学习的是第4页，共45页入
2、射角入射角:入射光线与法线间的夹角入射光线与法线间的夹角1叫做入射角叫做入射角.折射角折射角:折射光线与法线间的夹角折射光线与法线间的夹角2叫做折射角叫做折射角.(2)折射定律折射定律a.内容内容: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、法线处在同一平面内,折射光线与入射折射光线与入射光线分别位于法线的两侧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正入射角的正弦与折射角的正弦成正比比.b.表达式表达式:=n12式中式中n12是比例常数是比例常数.现在学习的是第5页，共45页(3)折射率折射率定义定义:把光从真空射入某种介质发生折射时把光从真空射入某种介质发生折射时,
3、入射角的正弦入射角的正弦与折射角的正弦之比与折射角的正弦之比,叫做这种介质的绝对折射率叫做这种介质的绝对折射率,简称折射简称折射率率.定义式定义式:式中式中n是折射率是折射率.说明说明:折射率与光速的关系折射率与光速的关系:某种介质的折射率某种介质的折射率,等于光在真等于光在真空中的传播速度空中的传播速度c跟光在这种介质中传播速度跟光在这种介质中传播速度v之比之比,即即 因因为为cv,所以所以n1.任何介质的折射率都大于任何介质的折射率都大于1.现在学习的是第6页，共45页折射率折射率n是反映介质光学性质的物理量是反映介质光学性质的物理量,它的大小由介质本身及它的大小由介质本身及入射光的频率决
4、定入射光的频率决定,与入射角、折射角的大小无关与入射角、折射角的大小无关.在折射现象中光路是可逆的在折射现象中光路是可逆的.现在学习的是第7页，共45页活学活用活学活用1.两束平行的细激光束两束平行的细激光束,垂直于半圆柱透镜的平面射到半圆柱垂直于半圆柱透镜的平面射到半圆柱透镜上透镜上,如图所示如图所示.已知其中一条沿直线穿过透镜已知其中一条沿直线穿过透镜,它的入射点为它的入射点为O,另一条光线的入射点为另一条光线的入射点为A,穿过透镜后两条光线相交于穿过透镜后两条光线相交于P点点.已知透镜截面的圆半径为已知透镜截面的圆半径为R,求透镜材料的折求透镜材料的折射率射率.现在学习的是第8页，共45
5、页现在学习的是第9页，共45页二二 全反射全反射知识讲解知识讲解1.全反射的概念全反射的概念当光从光密介质进入光疏介质时当光从光密介质进入光疏介质时,折射角大于入射角折射角大于入射角.当入射角增大当入射角增大到某一角度时到某一角度时,折射角等于折射角等于90,此时此时,折射光完全消失折射光完全消失.入射光全入射光全部反射到原来的介质中部反射到原来的介质中,这种现象叫做全反射这种现象叫做全反射.现在学习的是第10页，共45页2.对全反射现象的理解对全反射现象的理解(1)全反射条件全反射条件:光线由光密介质射入光疏介质光线由光密介质射入光疏介质入射角大于临界角入射角大于临界角现在学习的是第11页，
6、共45页(2)临界角临界角定义定义:光从光密介质射向光疏介质时光从光密介质射向光疏介质时,折射角等于折射角等于90时的入射角时的入射角,叫做临界角叫做临界角.用字母用字母C表示表示.临界角是指光由光密介质射向光疏介质临界角是指光由光密介质射向光疏介质时时,发生全反射现象时的最小入射角发生全反射现象时的最小入射角,是发生全反射的临界状态是发生全反射的临界状态.当当光由光密介质射入光疏介质时光由光密介质射入光疏介质时:若入射角若入射角i,则下述结论正确的是则下述结论正确的是()现在学习的是第22页，共45页A.水对光束水对光束a的折射率较大的折射率较大B.水中光束水中光束b的速度较小的速度较小C.
7、光束光束a的频率较大的频率较大D.若从水中射向空气若从水中射向空气,发生全反射光束发生全反射光束a的临界角较光束的临界角较光束b的临界角的临界角大大现在学习的是第23页，共45页 解析解析 平行的单色光束平行的单色光束a、b射到水面上射到水面上,入射角入射角i相同相同,由由n=,所以所以navb,故故B正确正确;由由于同一介质中于同一介质中,频率高的色光传播速度小频率高的色光传播速度小,所以光束所以光束a的频率较的频率较光束光束b的频率小的频率小,故故C错误错误;若光束从水中射向空气若光束从水中射向空气,由由sinC=,光束光束a的临界角较光束的临界角较光束b的临界角大的临界角大,故故D正确正
8、确.答案答案 BD现在学习的是第24页，共45页二二 光的折射和全反射问题的解题技巧光的折射和全反射问题的解题技巧技法讲解技法讲解光的折射和全反射问题的解题技巧光的折射和全反射问题的解题技巧(1)依据已知条件正确画出光路图依据已知条件正确画出光路图.(2)正确找出入射角和对应的折射角正确找出入射角和对应的折射角(或反射角或反射角).(3)应用折射定律列式应用折射定律列式.(4)分析全反射的临界条件分析全反射的临界条件,若满足全反射若满足全反射,用全反射临界角公式列用全反射临界角公式列式计算式计算.(5)注意利用平面几何知识分析有关的线注意利用平面几何知识分析有关的线 角关系角关系.现在学习的是
9、第25页，共45页典例剖析典例剖析【例例2】如图所示如图所示,用折射率为用折射率为n的透明介质做成内外半径分别为的透明介质做成内外半径分别为a和和b的空心球的空心球.当一束平行光射向此球壳当一束平行光射向此球壳,经球壳外经球壳外 内表面两次折射内表面两次折射,而能进入空心球壳的入射平行光束的横截面积是多大而能进入空心球壳的入射平行光束的横截面积是多大?现在学习的是第26页，共45页 解析解析 根据对称性可知所求光束的截面应是一个圆面根据对称性可知所求光束的截面应是一个圆面,要求出这个圆要求出这个圆的半径关键在于正确作出符合题意的光路图的半径关键在于正确作出符合题意的光路图,如图所示如图所示,设
10、入射设入射光线光线AB为所求光束的临界光线为所求光束的临界光线,作出其折射光线作出其折射光线,入射角为入射角为i,经球壳经球壳外表面折射后折射角为外表面折射后折射角为r,折射光线折射光线BE恰好在内表面恰好在内表面E点发生全反点发生全反射射,即即BEO=C,在在OEB中中,由正弦定理得由正弦定理得现在学习的是第27页，共45页答案答案 a2现在学习的是第28页，共45页三三 光的色散的动态分析光的色散的动态分析技法讲解技法讲解光的色散的动态分析光的色散的动态分析各色光的顺序各色光的顺序 折射率折射率 在同种介质中的比较在同种介质中的比较:现在学习的是第29页，共45页光的颜色光的颜色红橙黄绿蓝
11、靛紫红橙黄绿蓝靛紫偏向角偏向角小小大大折射率折射率小小大大在同种介质中的光在同种介质中的光速速v=c/n大大小小在同种介质中的临在同种介质中的临界角界角大大小小现在学习的是第30页，共45页典例剖析典例剖析【例例3】如图所示如图所示,白光垂直于正三棱镜白光垂直于正三棱镜AB边进入三棱镜后射到边进入三棱镜后射到BC边边,并在并在BC边上发生全反射边上发生全反射,若保持白光入射点位置不变若保持白光入射点位置不变,而将白光而将白光在纸所在的平面内缓慢逆时针转动在纸所在的平面内缓慢逆时针转动.则最先从则最先从BC边射出的光边射出的光是是()现在学习的是第31页，共45页A.红光红光 B.紫光紫光C.白
12、光白光 D.无法判断无法判断解析解析 如图所示如图所示,光从光密介质射入光疏介质的界面上时光从光密介质射入光疏介质的界面上时,若入射角大若入射角大于或等于全反射临界角于或等于全反射临界角C,则发生全反则发生全反射射,小于临界角则发生折射小于临界角则发生折射.现在学习的是第32页，共45页根据根据sinC=及及n红红C紫紫,而白光逆时针转动以后在玻璃中而白光逆时针转动以后在玻璃中各入射角大于临界角变到小于各自临界角时各入射角大于临界角变到小于各自临界角时,红光最先小于临界角红光最先小于临界角,因而最先从因而最先从BC边折射出来边折射出来,而紫光最后折射出来而紫光最后折射出来.正确答案为正确答案为
13、A.答案答案 A现在学习的是第33页，共45页第三关第三关:训练关训练关 笑对高考笑对高考随堂随堂训练训练现在学习的是第34页，共45页1.据报道据报道:2008年北京奥运会时年北京奥运会时,光纤通信网将覆盖所有奥运场馆光纤通信网将覆盖所有奥运场馆,为为各项比赛提供安全可靠的通信服务各项比赛提供安全可靠的通信服务,光纤通信利用光的全反射将光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输大量信息高速传输.如图所示如图所示,一条圆柱形的光导纤维一条圆柱形的光导纤维,长为长为L,它的它的玻璃芯的折射率为玻璃芯的折射率为n1,外层材料的折射率为外层材料的折射率为n2,光在空气中的光在空气中的传播速度为传播速度
14、为c,若光从它的一端射入经全反射后从另一端射出若光从它的一端射入经全反射后从另一端射出所需的最大时间为所需的最大时间为t,则下列选项中正确的是则下列选项中正确的是(图中所标的图中所标的为全反为全反射的临界角射的临界角)()现在学习的是第35页，共45页答案答案:B现在学习的是第36页，共45页2.如图所示如图所示,a处眼睛看到鱼在水里处眼睛看到鱼在水里b处处,若从若从a处射出一束激光欲射处射出一束激光欲射到鱼上到鱼上,则激光应对着哪一位置射出则激光应对着哪一位置射出()A.b的下方的下方 B.b的上方的上方C.b处处 D.无法确定无法确定现在学习的是第37页，共45页解析解析:学生做过类似学生
15、做过类似“a处眼睛看见水里的鱼在处眼睛看见水里的鱼在b处处,若用渔叉叉鱼若用渔叉叉鱼,应应对着对着b的下方叉去的下方叉去”的问题的问题,所以该题学生易错选所以该题学生易错选A,同学们忽视了同学们忽视了题设条件不是题设条件不是“渔叉叉鱼渔叉叉鱼”,而是而是“激光叉鱼激光叉鱼”,渔叉插入水中渔叉插入水中不会发生偏折不会发生偏折,而激光从空气斜射入水中要发生偏折而激光从空气斜射入水中要发生偏折,所以激光所以激光应对着应对着b点射去点射去,才能恰好射到鱼身才能恰好射到鱼身.答案答案:C现在学习的是第38页，共45页3.在完全透明的水下某处在完全透明的水下某处,放一点光源放一点光源,在水面上可见到一个圆
16、形光在水面上可见到一个圆形光平面平面,若透光圆面的半径匀速增大若透光圆面的半径匀速增大,则光源正则光源正()A.加速上升加速上升 B.加速下沉加速下沉C.匀速上升匀速上升 D.匀速下降匀速下降现在学习的是第39页，共45页解析解析:如图所示如图所示,点光源点光源S发出的光能照亮以发出的光能照亮以OA为半径的圆面为半径的圆面,照到照到A点右侧时要发生全反射点右侧时要发生全反射,没有光线射出水面没有光线射出水面,则半径则半径r=htanC,如图如图r均匀增大均匀增大,则深度则深度h也均匀增加也均匀增加.答案答案:D现在学习的是第40页，共45页4.某棱镜顶角某棱镜顶角=41.30,一束白光以较大的
17、入射角从棱镜的一个侧一束白光以较大的入射角从棱镜的一个侧面射入面射入.通过棱镜折射后从另一个侧面射出通过棱镜折射后从另一个侧面射出,在光屏上形成由红到紫在光屏上形成由红到紫的彩色光带的彩色光带,如图所示如图所示,在入射角在入射角i逐渐减小到零的过程中逐渐减小到零的过程中,彩色光带变彩色光带变化的情况是化的情况是()现在学习的是第41页，共45页色光色光紫紫蓝蓝绿绿黄黄橙橙红红折射率折射率1.5321.5281.5191.5171.5141.513临界角临界角40.7540.8841.1741.2341.3441.37A.紫光最先消失紫光最先消失,最后剩下红光和橙光最后剩下红光和橙光B.紫光最先
18、消失紫光最先消失,最后剩下黄光最后剩下黄光 橙光和红光橙光和红光C.红光最先消失红光最先消失,最后剩下紫光和蓝光最后剩下紫光和蓝光D.红光最先消失红光最先消失,最后剩下紫光最后剩下紫光现在学习的是第42页，共45页解析解析:各种色光均以相同的入射角射向某种介质时各种色光均以相同的入射角射向某种介质时,由于介质对不由于介质对不同色光的折射率不同同色光的折射率不同,所以折射角就不同所以折射角就不同.介质对它的折射率越大介质对它的折射率越大,在在AB界面上折射时的折射角越小界面上折射时的折射角越小,而在而在AC界面上对应的入射角界面上对应的入射角越大越大.当入射角减小时当入射角减小时,折射光在折射光
19、在AC面上的入射角增大面上的入射角增大.当入射角减当入射角减为零时为零时,所有光线到所有光线到AC面上时入射角均为面上时入射角均为=41.30,结合上表可结合上表可知知:紫紫 蓝蓝 绿绿 黄四色光均在黄四色光均在AC面发生全反射面发生全反射,且紫光最先消失且紫光最先消失,故故A选项正确选项正确.答案答案:A现在学习的是第43页，共45页5.汽车前灯的玻璃灯罩用有一些横竖条纹的玻璃制成汽车前灯的玻璃灯罩用有一些横竖条纹的玻璃制成,如图所示如图所示.试说试说明横竖条纹玻璃的构造及原理明横竖条纹玻璃的构造及原理.现在学习的是第44页，共45页答案答案:汽车前灯装有横竖条纹的玻璃罩相当于一个小棱镜汽车前灯装有横竖条纹的玻璃罩相当于一个小棱镜;灯泡发出灯泡发出的光经反射镜反射后以近似平行光向前射去的光经反射镜反射后以近似平行光向前射去,通过灯罩上这些通过灯罩上这些小棱镜折射后分散到需要的各个方向上小棱镜折射后分散到需要的各个方向上,使光柔和地照亮汽车使光柔和地照亮汽车前进的道路前进的道路 路边的景物及路标和里程碑路边的景物及路标和里程碑,从而确保行车安全从而确保行车安全.同时同时可以增加玻璃罩的机械强度可以增加玻璃罩的机械强度,使其更坚实使其更坚实.现在学习的是第45页，共45页