全品复习方案2020届高考物理一轮复习第15单元光学电磁波相对论第37讲光的折射全反射课件.ppt
教材知识梳理考点互动探究教师备用习题,改变,两侧,折射角的正弦,二、折射率 1.定义:光从真空射入某种介质发生折射时, 与 之比,叫作这种介质的折射率. 2.定义式:n= .折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定. 3.计算公式:n= ,因为vn2,则折射率为n1的介质称为光密介质,折射率为n2的介质称为光疏介质. 4.物理意义:折射率是表示光从一种介质进入另一种介质时,发生偏折程度的物理量,与入射角1及折射角2的大小无关.,入射角的正弦,折射角的正弦,1,三、全反射 1.定义:光从光密介质入射到光疏介质的分界面上时,当 增大到某一角度时,折射光线消失,只剩下反射光线的现象. 2.条件:光从 介质射向 介质;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sin C= . 4.应用:全反射棱镜、 .,入射角,光密,光疏,大于或等于,光导纤维,四、光的色散 1.光的色散:含有多种颜色的光被分解为 的现象叫作光的色散.白光通过三棱镜会分解为红、橙、 、绿、 、靛、紫七种单色光. 2.光谱:含有多种颜色的光被分解后,各种色光按其波长的 排列.,单色光,黄,蓝,有序,【辨别明理】 (1)无论是折射光路,还是全反射光路都是可逆的. ( ) (2)光线从光疏介质进入光密介质,入射角等于临界角时发生全反射现象. ( ) (3)若光从空气中射入水中,它的传播速度一定增大. ( ) (4)在同一种介质中,光的频率越大,折射率越大. ( ) (5)折射率跟折射角的正弦成正比. ( ) (6)只要入射角足够大,就能发生全反射. ( ) (7)折射定律是托勒密发现的. ( ) (8)密度大的介质一定是光密介质. ( ),答案 (1)() (2)(×) (3)(×) (4)() (5)(×) (6)(×) (7)(×) (8)(×),考点一 折射定律与全反射综合,求解光的折射与全反射的综合问题时,要抓住折射定律和发生全反射的条件这两个关键.基本思路如下: (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,对跟折射率有关的所有关系式应熟练掌握.,图37-1,答案 150°,变式题1 如图37-2所示,三棱镜的横截面为直角三角形ABC,A=30°,B=60°.一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜,在AC边发生反射后从BC边的M点射出.若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等. (1)求三棱镜的折射率; (2)在三棱镜的AC边是否有光线透出? 写出分析过程.(不考虑多次反射),图37-2,变式题2 如图37-3所示,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且交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; (2)为实现上述光路,棱镜折射率的取值 应在什么范围?,图37-3,考点二 光的色散,1.光速与波长、频率的关系 光速v与波长、频率f的关系为v=f.光从一种介质进入另一种介质时,频率不变,波长改变,光速改变.,2.各种色光的比较,例2 (多选)2015·全国卷 如图37-4所示,一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为,经折射后射出a、b两束光线,则 ( ) A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度 B.在真空中,a光的波长小于b光的波长 C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 D.若改变光束的入射方向使角逐渐变大,则折射光线a 首先消失 E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验, a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距,图37-4,答案 ABD,变式题 2015·四川卷 直线P1P2过均匀玻璃球球心O,细光束a、b平行且关于P1P2对称,由空气射入玻璃球的光路如图37-5所示.a、b光相比 ( ) A.玻璃对a光的折射率较大 B.玻璃对a光的临界角较小 C.b光在玻璃中的传播速度较小 D.b光在玻璃中的传播时间较短,图37-5,答案 C,考点三 测定玻璃的折射率,考向一 实验原理与步骤,图37-6,2.实验步骤 (1)用图钉把白纸固定在木板上. (2)在白纸上画一条直线aa',并取aa'上的一点O1为入射点,作过O1点的法线NN'. (3)画出线段AO1作为入射光线,并在AO1上插上P1、P2两根大头针. (4)在白纸上放上玻璃砖,使玻璃砖的一条长边与直线aa'对齐,并画出另一条长边的对齐线bb'. (5)眼睛在bb'的一侧透过玻璃砖观察两根大头针并调整视线方向,使P1的像被P2的像挡住,然后在眼睛这一侧插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,再插上P4,使P4挡住P1、P2的像和P3.,例3 在“测定玻璃的折射率”实验中,某同学经正确操作插好了4枚大头针,如图37-7所示. (1)在图37-8中画出完整的光路图. (2)对你画出的光路图进行测量和 计算,求得该玻璃砖的折射率n = (保留三位有效数字).,图37-7,图37-8,(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象,某同学做了两次实验,经正确操作插好了8枚大头针,如图37-9所示.图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针,其对应出射光线上的2枚大头针是P3和 (选填 “A”或“B”).,图37-9,答案 (1)如图所示 (2)1.53(1.501.56均可) (3)A,变式题 某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图37-10所示).实验的主要过程如下: A.把白纸用图钉固定在木板上,在白纸上作出直角坐标系 xOy,在白纸上画一条线段AO表示入射光线. B.把半圆形玻璃砖M放在白纸上,使其底边aa'与x轴重合. C.用一束平行于纸面的激光从y0区域沿y轴负方向射向 玻璃砖,并沿x轴方向调整玻璃砖的位置,使这束激光从玻 璃砖底面射出后,仍沿y轴负方向传播.,图37-10,D.在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2. E.在坐标系y0的区域内竖直地插上大头针P3,并使得从P3一侧向玻璃砖方向看去,P3能同时挡住P1和P2的像. F.移开玻璃砖,连接O、P3,用圆规以O点为圆心画一个圆(如图中虚线所示),此圆与AO线交点为B,与OP3线的交点为C.确定出B点到x轴、y轴的距离分别为y1、x1,C点到x轴、y轴的距离分别为y2、x2.,(1)若实验中该同学没有将玻璃砖的底边aa'与x轴重合,而是向y0方向侧移了一些,这将导致所测的玻璃折射率与其真实值相比 (选填“偏大”“不变”或“偏小”). (2)若实验中该同学在y0的区域内,从任何角度都无法透过玻璃砖看到P1、P2,为能透过玻璃砖看到P1、P2,应采取的措施是: .,答案 (1)偏大 (2)减小光线AO的入射角, 要点总结,(1)实验时,应尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O1、P3与O2之间距离要稍大一些. (2)入射角1不宜太大(接近90°),也不宜太小(接近0°).太大:反射光较强,折射光较弱;太小:入射角、折射角测量的相对误差较大. (3)操作时,手不能触摸玻璃砖的光学面,更不能把玻璃砖界面当尺子画界线. (4)实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变. (5)玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5 cm以上,若宽度太小,则测量误差较大.,考向二 数据处理与误差分析,考向二 数据处理与误差分析,图37-11,图37-12,例4 在做“测定玻璃折射率n”实验时: (1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab和cd时不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些,如图37-13甲所示,以后的操作都正确,但画光路图时,将折射点确定在ab和cd上,则测出的n值将 .,图37-13,(2)乙同学为了避免笔尖接触玻璃砖的界面,画出的a'b'和c'd'都比实际界面向外侧平移了一些,如图乙所示,以后的操作均正确,画光路图时将入射点和折射点都确定在a'b'和c'd'上,则所测出的n值将 . (3)丙同学在操作和作图时均无失误,但所用玻璃砖的两个界面明显不平行,这时测出的n值将 .,答案 (1)不变 (2)偏小 (3)不受影响,变式题 某校开展研究性学习,某研究小组根据光学知识,设计了一个测液体折射率的仪器.如图37-14所示,在一个圆盘上,过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF.在半径OA上,垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变.每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中,而且总使得液面与直径BC 相平,EF作为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P1、 P2,在圆周EC部分插上P3,使P3挡住P1、P2的像.同学们通 过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要 根据P3所插的位置,就可以直接读出液体折射率的值.,图37-14,(1)若AOF=30°,OP3与OC之间的夹角为30°,则P3处刻的折射率的值为 . (2)图中P3、P4两处,对应折射率大的是 . (3)作AO的延长线交圆周于K,K处对应的折射率为 .,答案 (1)1.73 (2)P4 (3)1, 要点总结,(1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差,故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些. (2)入射角和折射角的测量造成误差,故入射角应适当大些,以减小测量的相对误差.,1.图为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为L,折射率为n,AB代表端面.已知光在真空中的传播速度为c. (1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面,求光线在端面AB上的入射角应满足的条件; (2)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面 所需的最长时间.,3.2015·江苏卷 人造树脂是常用的眼镜镜片材料. 如图所示,光线射在一人造树脂立方体上,经折射后,射在桌面上的P点.已知光线的入射角为30°,OA=5 cm,AB=20 cm,BP=12 cm,求该人造树脂材料的折射率n.,5.2015·山东卷 半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体,过其轴线OO的截面如图所示.位于截面所在平面内的一细束光线,以角i0由O点入射,折射光线由上边界的A点射出.当光线在O点的入射角减小至某一值时,折射光线在上边界的B点恰好发生全反射.求A、B两点间的距离.,
