物理全程復習方略配套滬科選修光的折射全反射PPT學習教案

1、會計學1物理全程復習方略配套滬科選修光的折物理全程復習方略配套滬科選修光的折射射 全反射全反射2.折射定律(1)內容：折射光線與入射光線、法線處在_內，折射光線與入射光線分別位于法線_；入射角的正弦與折射角的正弦_.(2)表達式：_=n,式中n是常數(shù).(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是_的.同一平面兩側成正比sinisinr可逆第1頁/共83頁3.折射率(1)定義：某種介質的折射率，等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質中的_之比.(2)物理意義：折射率僅反映介質的_特性，折射率大，說明光從真空射入到該介質時偏折大，反之偏折小.(3)決定因素：折射率由介質本身的光學性質和光的_決定.(4)計算公

2、式：n= 因vc,故任何介質的折射率總_(填“大于”或“小于”)1.光學頻率大于傳播速度vcv，第2頁/共83頁4.光密介質與光疏介質(1)光密介質：折射率_的介質.(2)光疏介質：折射率_的介質.(3)光密介質和光疏介質是_.同種介質相對不同介質可能是光密介質，也可能是光疏介質.較大較小相對的第3頁/共83頁1.對折射率的理解(1)公式n= 中，不論是光從真空射入介質，還是從介質射入真空，i總是真空中的光線與法線間的夾角，r總是介質中的光線與法線間的夾角.(2)折射率由介質本身性質決定，與入射角的大小無關.(3)折射率與介質的密度沒有關系，光密介質不是指密度大的介質.sinisinr第4頁/

3、共83頁(4)折射率的大小不僅與介質本身有關，還與光的頻率有關.同一種介質中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小.(5)同一種色光，在不同介質中雖然波速、波長不同，但頻率相同.第5頁/共83頁2.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制類別項目 平行玻璃磚 三棱鏡 圓柱體（球） 結構 玻璃磚上下表面是平行的 橫截面為三角形的三棱鏡 橫截面是圓 第6頁/共83頁類別項目 平行玻璃磚 三棱鏡 圓柱體（球） 對光線的作用 通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側移 通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底面偏折圓界面的法線是過圓心的直線，經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折iriABdhOA

4、BCirOri第7頁/共83頁類別項目 平行玻璃磚 三棱鏡 圓柱體（球） 測定玻璃的折射率 全反射棱鏡，改變光的傳播方向 改變光的傳播方向 應用 第8頁/共83頁考點2 全反射和光的色散現(xiàn)象1.全反射(1)條件：光從光密介質射入_.入射角_臨界角.(2)現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下_.(3)臨界角：折射角等于90時的入射角，用C表示，sinC=_.光疏介質大于或等于反射光1n第9頁/共83頁(4)應用：全反射棱鏡.光導纖維，如圖.第10頁/共83頁2.光的色散(1)色散現(xiàn)象:白光通過三棱鏡會形成由_到_七種色光組成的彩色光譜,如圖.(2)成因:由于n紅nn靛靛nn藍藍nn綠綠nn黃黃nn橙橙n

5、n紅紅比較不同色光臨界角的比較不同色光臨界角的大小關系時產生錯誤大小關系時產生錯誤. .沒有根據(jù)臨界角公式?jīng)]有根據(jù)臨界角公式sinC= sinC= 比較出比較出不同色光在不同色光在abab面上發(fā)生全反射的臨界面上發(fā)生全反射的臨界角的大小關系導致錯解角的大小關系導致錯解. .由不同色光折由不同色光折射率的大小關系，可以知道不同色光射率的大小關系，可以知道不同色光臨界角的大小關系為臨界角的大小關系為C C紫紫CC靛靛CC藍藍CC綠綠CC黃黃CC橙橙Cncnb，由此可知，a光的頻率最大，傳播速度最小，波長最短，b光的頻率最小，波長最長，故選項C正確.第52頁/共83頁4.如圖所示,有一束平行于等邊三

6、棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點,并偏折到F點,已知入射方向與邊AB的夾角為=30,E、F分別為邊AB、BC的中點,則( )A.該棱鏡的折射率為 B.光在F點發(fā)生全反射C.光從空氣進入棱鏡,波長變小D.從F點出射的光束與入射到E點的光束平行3第53頁/共83頁【解析】選A、C.在E點作出法線可知入射角為60,折射角為30,折射率為 ，A對;由光路的可逆性可知,在BC邊上的入射角小于臨界角,不會發(fā)生全反射,B錯;根據(jù)公式介=可知C對;三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折,不會與入射到E點的光束平行,故D錯.3n空氣第54頁/共83頁5.(2011天津高考)某同學用大頭針、三角板、量角器等器材測

7、半圓形玻璃磚的折射率.開始玻璃磚的位置如圖中實線所示，使大頭針P1、P2與圓心O在同一直線上，該直線垂直于玻璃磚的直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心O緩慢轉動，同時在玻璃磚的直徑邊一側觀察P1、P2的像，且P2的像擋住P1的像.如此觀察，當玻璃磚轉到圖中虛線位置時，上述現(xiàn)象恰好消失.此時只須測量出_，即可計算出玻璃磚的折射率.請用你的測量量表示出折射率n=_.第55頁/共83頁【解析】若半圓形玻璃磚轉過角時在半圓形玻璃磚直徑一側恰好看不到P1、P2的像，那么此時恰好發(fā)生了全反射.則過P1、P2的光線在玻璃磚內的入射角為，在空氣中折射角為90，根據(jù)折射定律得n= ，只要測出，就可求出玻璃磚的折射率.答案

8、：玻璃磚直徑邊繞O點轉過的角度sin901sinsin1sin第56頁/共83頁6.如圖所示,一透明球體置于空氣中,球半徑R=10 cm,折射率n=MN是一條通過球心的直線,單色細光束AB平行于MN射向球體,B為入射點,AB與MN間距為 cm,CD為出射光線.(1)補全光路圖并求出光從B點傳到C點的時間;(2)求CD與MN所成的角.2,5 2第57頁/共83頁【解析】(1)連接BC,如圖所示.在B點光線的入射角、折射角分別標為i、r，sini= ,所以i=45.由折射定律：在B點有：n= ，sinr= ,故r=30,BC=2Rcosr,t= 代入數(shù)據(jù)解得t=8.210-10 s(2)由幾何關系

9、可知COP=15,OCP=135,=30答案:(1)見解析 (2)305 22102sinisinr12BCn2Rncosr.cc第58頁/共83頁7.(1)如圖所示，空氣中有一折射率為 的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90、半徑為R的扇形OAB，一束平行光平行于橫截面，以45入射角照射到OA上，OB不透光，若只考慮首次入射到圓弧 上的光，則 上有光透出部分的弧長為( )A. RB. RC. RD. R2161314512ABAB第59頁/共83頁(2)如圖是一個 圓柱體棱鏡的截面圖，圖中E、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線EE1、FF1、GG1、HH1平行于半徑ON，ON邊可吸收到達其上的

10、所有光線.已知該棱鏡的折射率n= ，若平行光束垂直入射并覆蓋OM，則光線從MN弧上的哪一部分射出？1453第60頁/共83頁【解析】(1)選B.由sinC= 可知,光在玻璃柱體中發(fā)生全反射的臨界角C=45.據(jù)折射定律可知所有光線從AO進入玻璃柱體后的折射角均為30.從O點入射后的折射光線將沿半徑從C點射出.假設從E點入射的光線經(jīng)折射后到達D點時剛好發(fā)生全反射，則ODE=45.如圖所示，由幾何關系可知=45，故弧長 R，故B正確.1n1DC4第61頁/共83頁(2)由該棱鏡的折射率n= 可知其臨界角C滿足：sinC= 可求出GG1左邊的入射光線沒有發(fā)生全反射，其右邊的光線全部發(fā)生全反射.所以光線

11、只能從圓弧NG1射出.答案：(1)B (2)光線只能從圓弧NG1射出【總結提升】如何尋找光線照射的范圍求光線照射的范圍時，關鍵是找出邊界光線，如果發(fā)生全反射，剛好能發(fā)生全反射時的臨界光線就是一條邊界光線，而另一條光線可以通過分析找出.確定臨界光線時，關鍵是確定光線在什么位置時入射角等于臨界角. 5313n5，第62頁/共83頁8.在“測定玻璃折射率”的實驗中(1)操作步驟如下：先在白紙上畫出一條直線aa代表兩種介質的界面，過aa上的O點畫出界面的法線NN，并畫一條線段AO作為入射光線.把長方形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟aa對齊.在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭

12、針P1、P2的像.調整視線方向，直到P1的像被P2擋住.再在觀察的這一側插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P1、P2的像和P3，記下P3、P4的位置.移去大頭針和玻璃磚，連接P3、P4作為折射光線，測量出入射角1與折射角2，填入表格中.第63頁/共83頁上述操作步驟中存在嚴重的缺漏，應作的補充是_.(2)實驗中測出了多組入射角1與折射角2，并作出了sin1-sin2圖像如圖.則下列說法正確的是_.A.實驗時，光線是由空氣射入玻璃B.玻璃的折射率為0.67C.玻璃的折射率為1.5D.玻璃臨界角的正弦值為0.67第64頁/共83頁【解析】(1)步驟中應在白紙上畫出玻璃磚的另

13、一個界面bb，步驟中應通過P3、P4的連線與bb的交點O和aa上的入射點O，作出玻璃磚中的光線OO.(2)由圖可看出入射角1小于折射角2，因此，光線應該是由玻璃射入空氣；則玻璃折射率 故sinC= =0.67，所以選項C、D正確.答案：(1)見解析 (2)C、D21sin0.450n1.5sin0.300，11n1.5第65頁/共83頁9.(1)一束復色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚，經(jīng)折射分成兩束單色光a、b.已知a光的頻率小于b光的頻率.下面哪個光路圖可能是正確的( )第66頁/共83頁(2)(2012沈陽模擬)如圖所示，含有兩種單色光的一細光束，以入射角射入厚度為d的平行玻璃磚中，該玻璃

14、磚對兩種單色光的折射率分別為n1和n2，且n1n2.求兩束單色光從下表面射出時出射點之間的距離.第67頁/共83頁【解析】(1)選B.由于a光的頻率小于b光的頻率，可知a光的折射率小于b光的折射率.在上表面a、b兩束單色光的入射角相同，由折射定律可判斷出a光的折射角大于b光的折射角.在下表面光線由玻璃射向空氣，光線折射率應為折射角正弦比入射角正弦，故下表面的折射角應與上表面的入射角相同，即通過玻璃磚后的出射光線應與原入射光線平行.第68頁/共83頁(2)光路圖如圖所示，x=x2-x1聯(lián)立各式解得x= 答案：(1)B (2)11221122sinnsinrsinnsinrxtanrdxtanrd

15、則22222111dsin ()nsinnsin22222111dsin ()nsinnsin第69頁/共83頁10.(2011海南高考)一賽艇停在平靜的水面上， 賽艇前端有一標記P離水面的高度為h1=0.6 m，尾部下端Q略高于水面；賽艇正前方離賽艇前端s1=0.8 m處有一浮標，示意如圖.一潛水員在浮標前方s2=3.0 m處下潛到深度為h2=4.0 m時，看到標記剛好被浮標擋住，此處看不到船尾端Q；繼續(xù)下潛h=4.0 m，恰好能看見Q.求：(1)水的折射率n；(2)賽艇的長度l.(可用根式表示)第70頁/共83頁【解析】(1)如圖所示，1221122222s0.8shsin41ns3sin

16、35sh第71頁/共83頁(2)剛好看到Q點時的光路圖如圖所示.船尾發(fā)出的到人眼的光線的折射角等于全反射臨界角，設為C，則x=s1+s2+ly=h2+h聯(lián)立以上4個方程解得答案：(1) (2) 22x1sinCnsinCxy24 71975l4324 71975第72頁/共83頁11.(1)(2011山東高考)如圖所示，扇形AOB為透明柱狀介質的橫截面，圓心角AOB=60.一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質，經(jīng)OA折射的光線恰平行于OB.求介質的折射率.折射光線中恰好射到M點的光線_(填“能”或“不能”)發(fā)生全反射.第73頁/共83頁(2)如圖所示，A、B為一直光導纖維，A、B之間距

17、離為s，使一光脈沖信號從光導纖維中間入射，射入后在光導纖維與空氣的界面上恰好發(fā)生全反射，由A點傳輸?shù)紹點所用時間為t，求光導纖維所用材料的折射率n.第74頁/共83頁【解析】(1)由題意畫出光路圖如圖所示，可得入射角1=60，折射角2=30，由折射定律可得此介質的折射率為12sinsin60n3sinsin30第75頁/共83頁由題意畫出恰好經(jīng)過M點的折射光線如圖所示，可得出此時射向M點的入射角為180-30-90-30=30，全反射的臨界角 故不能發(fā)生全反射.(2)光脈沖信號由A點進入光導纖維后，沿AO方向照射到O點，此時入射角恰好等于臨界角.光在此介質中的速度為v，而沿水平方向的分速度為v

18、sin，沿水平方向傳播的距離為s.131sinCsin30n32 ，第76頁/共83頁設介質的折射率為n，則有sin=sinC= ， n= ， t= ， 由三式解得 ，所以答案：(1) 不能 (2)1ncvsvsin2ssntc 1cn nctn.s3cts第77頁/共83頁12.如圖所示，一棱鏡的截面為直角三角形ABC，A30,斜邊ABa，棱鏡材料的折射率為n= .在此截面所在的平面內，一條光線以45的入射角從AC邊的中點M射入棱鏡畫出光路圖，并求光線從棱鏡射出的點的位置(不考慮光線沿原路返回的情況)【解題指南】解答本題的關鍵點有三個：(1)正確求出臨界角；(2)根據(jù)臨界角正確地畫出光路圖；(3)根據(jù)折射定律和幾何關系列方程求解.2第78頁/共83頁【解析】設入射角為1，折射角為2，由折射定律得 =n 由已知條件及式