2020版高考物理新优选大一轮人教通用版课件:15.1 第1节 光的折射 全反射 .pptx
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1、第十五章 光学 电磁波 相对论(选修3-4),-2-,-3-,第1节 光的折射 全反射,-5-,一、光的折射定律 1.光的折射现象 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.折射定律 (1)内容:如图所示,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两侧 ;入射角的正弦 与折射角的正弦 成正比。,(3)在光的折射现象中,光路是可逆 的。,-6-,3.折射率 (1)折射率是一个反映介质的光学特性的物理量。,(3)计算公式:n= ,因为vc,所以任何介质的折射率都大于1 。 (4)当光从真空(或空气)射入某种介质时,入射角大于折射角
2、;当光由介质射入真空(或空气)时,入射角小于折射角。,-7-,二、全反射 1.光密介质与光疏介质,2.全反射 (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,折射光线将消失,只剩下反射光线的现象。 (2)条件:光从光密 介质射向光疏 介质;入射角大于等于 临界角。,-8-,(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sin C= 。介质的折射率越大,发生全反射的临界角越小。 (4)光导纤维 光导纤维的原理是利用光的全反射。,-9-,三、光的色散、棱镜 1.色散现象 白光经过三棱镜后,透射光线在屏上形成按红、
3、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列的彩色光谱。 2.三棱镜 (1)含义:截面是三角形 的玻璃仪器,可以使光发生色散,如图所示。白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率 是不同的。 (2)三棱镜对光线的作用:改变光的传播方向,使复色光发生色散。,-10-,1.通过阅读教材,归纳求解折射率的表达式有哪些。,2.两种介质对比,是不是密度大的介质就是光密介质? 提示:光密介质是指折射率较大的介质,介质的折射率大小与密度没有关系,密度大的介质折射率不一定大,不一定是光密介质。,-11-,考点一,考点二,考点三,折射定律及折射率的应用(师生共研) 1.对折射率的理解 (1)公式n= 中,不论光是从真空射入介
4、质,还是从介质射入真空,1总是真空中的光线与法线间的夹角,2总是介质中的光线与法线间的夹角。 (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)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。 (5)同一种色光,在不同介质中虽然波速、波长不同,但频率相同。,-12-,考点一,考点二,考点三,2.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制,-13-,考点一,考点二,考点三,例1(2018全国卷)如图,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
5、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=2 cm,EF=1 cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射),-14-,考点一,考点二,考点三,解析:过D点作AB边的法线NN,连接OD,则ODN=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,如图所示。根据折射定律有nsin =sin 式中n为三棱镜的折射率。 由几何关系可知 =60 EOF=30 在OEF中有EF=OEsinEOF 由式和题
6、给条件得OE=2 cm 因此OE=DE,OED为等腰三角形,由几何关系可求得=30,-15-,考点一,考点二,考点三,例2半径为R的玻璃圆柱体,截面如图所示,圆心为O。在同一截面内,a、b两束相互垂直的单色光射向圆柱面的A、B两点,其中一束沿AO方向,AOB=30。若玻璃对此单色光的折射率n= 。 (1)试作出a、b两条光线从射入到第一次射出的光路途径,并求出b光第一次射出圆柱面时的折射角(当光线射向柱面时,如有折射光线则不考虑反射光线)。 (2)求a、b两条光线经圆柱体后第一次射出的光线的交点(或延长线的交点)与A点的距离。,答案,解析,-16-,考点一,考点二,考点三,方法归纳解决光的折射
7、问题的思路 1.根据题意画出正确的光路图。 2.利用几何关系确定光路中的边、角关系,要注意入射角、折射角均以法线为标准。 3.利用折射定律、折射率公式求解。,-17-,考点一,考点二,考点三,突破训练 1.(2017全国卷)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。,-18-,考点一,考点二,考点三,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
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