2024屆高考物理總復(fù)習(xí)第五編：光的折射全反射課件

第十三章

|光第1講光的折射

全反射一、光的折射定律折射率1．折射現(xiàn)象

光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向發(fā)生_____的現(xiàn)象，

如圖所示(以光從空氣射入水中為例)。2．折射定律(1)內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在__________內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的______；入射角的正弦與折射角的正弦成____比。改變同一平面兩側(cè)正光學(xué)大于二、全反射光導(dǎo)纖維1．定義：光從光密介質(zhì)射入______介質(zhì)，當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，折射光線將全部_______，只剩下反射光線的現(xiàn)象。2．條件(1)光從光密介質(zhì)射入______介質(zhì)。(2)入射角____________臨界角。3．全反射臨界角(1)定義：折射角等于_______時(shí)的入射角。光疏消失光疏等于或大于90°小全反射×××√√×2．應(yīng)用光的折射定律解題的一般思路(1)根據(jù)入射角、折射角及反射角之間的關(guān)系，作出比較完整的光路圖。(2)充分利用光路圖中的幾何關(guān)系，確定各角之間的聯(lián)系，根據(jù)折射定律求解相關(guān)的物理量：折射角、折射率等。(3)注意在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。[多維訓(xùn)練]1．[折射定律的理解]如圖所示，實(shí)線為空氣和水的分界面，一束藍(lán)光從空氣中的A點(diǎn)沿AO1方向(O1點(diǎn)在分界面上，圖中O1點(diǎn)和入射光線都未畫出)射向水中，折射后通過水中的B點(diǎn)。圖中O點(diǎn)為A、B連線與分界面的交點(diǎn)。下列說法錯(cuò)誤的是

(

)A．O1點(diǎn)在O點(diǎn)的右側(cè)B．藍(lán)光從空氣中射入水中時(shí)，速度變小C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，則折射光線有可能通過B點(diǎn)正下方的C點(diǎn)D．若沿AO1方向射向水中的是一束紅光，則折射光線有可能通過B點(diǎn)正上方的D點(diǎn)解析：根據(jù)折射定律，可知光由空氣斜射入水中時(shí)入射角大于折射角，則畫出光路圖如圖所示，知O1點(diǎn)應(yīng)在O點(diǎn)的左側(cè)，故A錯(cuò)誤；光從光疏介質(zhì)(空氣)射入光密介質(zhì)(水)中時(shí)，速度變小，故B正確；紫光的折射率大于藍(lán)光，所以折射角要小于藍(lán)光的，則折射光線可能通過B點(diǎn)正下方的C點(diǎn)，故C正確；紅光的折射率小于藍(lán)光，折射角要大于藍(lán)光的，則折射光線可能通過B點(diǎn)正上方的D點(diǎn)，故D正確。答案：A答案：A

3．[折射定律的應(yīng)用]我國古代著作《墨經(jīng)》中記載了小孔成倒像的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到光沿直線傳播。身高1.6m的人站在水平地面上，其正前方0.6m處的豎直木板墻上有一個(gè)圓柱形孔洞，直徑為1.0cm、深度為1.4cm，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此時(shí)，由于孔洞深度過大，使得成像不完整，如圖所示?，F(xiàn)在孔洞中填充厚度等于洞深的某種均勻透明介質(zhì)，不考慮光在透明介質(zhì)中的反射。(1)若該人通過小孔能成完整的像，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？(2)若讓掠射進(jìn)入孔洞的光能成功出射，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？4．[光的折射定律與反射定律的綜合](2023·浙江1月選考)如圖所示為一斜邊鍍銀的等腰直角棱鏡的截面圖。一細(xì)黃光束從直角邊AB以角度θ入射，依次經(jīng)AC和BC兩次反射，從直角邊AC出射。出射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)了α角，則α (

)A．等于90° B．大于90°C．小于90° D．與棱鏡的折射率有關(guān)答案：A

(二)光的色散、光路的控制問題考法(一)光的色散1．光的色散(1)現(xiàn)象：一束白光通過三棱鏡后在屏上會(huì)形成彩色光帶。(2)成因：棱鏡材料對(duì)不同色光的折射率不同，對(duì)紅光的折射率最小，紅光通過棱鏡后的偏折程度最小，對(duì)紫光的折射率最大，紫光通過棱鏡后的偏折程度最大，從而產(chǎn)生色散現(xiàn)象。2．各種色光的比較分析顏色紅橙黃綠青藍(lán)紫頻率ν低→高同一介質(zhì)中的折射率小→大同一介質(zhì)中的速度大→小同一介質(zhì)中的波長大→小通過同一棱鏡的偏折角小→大同一介質(zhì)中的臨界角大→小同一裝置的雙縫干涉條紋間距大→小[多維訓(xùn)練]1．[三棱鏡的色散]

如圖所示，一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b，其在玻璃三棱鏡中的波長分別為λa、λb，該玻璃對(duì)單色光a、b的折射率分別為na、nb，則

(

)A．λa<λb，na>nb B．λa>λb，na<nbC．λa<λb，na<nb D．λa>λb，na>nb解析：一束光經(jīng)過三棱鏡折射后，折射率小的光偏折較小，在介質(zhì)中的波長較長。所以λa>λb，na<nb，B正確。答案：B2．

[平行玻璃磚的色散]如圖所示，一束可見光穿過平行玻璃磚后，變?yōu)閍、b兩束單色光。如果光束b是藍(lán)光，則光束a可能是

(

)A．紅光

B．黃光

C．綠光

D．紫光答案：D3．[球形玻璃的色散]虹和霓是太陽光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球來說明。兩束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上會(huì)形成MN和PQ兩條彩色光帶，光路如圖所示。M、N、P、Q點(diǎn)的顏色分別為

(

)A．紫、紅、紅、紫

B．紅、紫、紅、紫C．紅、紫、紫、紅

D．紫、紅、紫、紅解析：由題圖可知，射到M點(diǎn)的光線進(jìn)入玻璃球時(shí)的折射角小于射到N點(diǎn)的光線進(jìn)入玻璃球時(shí)的折射角，所以玻璃球?qū)ι涞組點(diǎn)的光的折射率大于玻璃球?qū)ι涞絅點(diǎn)的光的折射率，故M點(diǎn)的顏色為紫色，N點(diǎn)的顏色為紅色；同理可得P點(diǎn)的顏色為紅色，Q點(diǎn)的顏色為紫色，A正確。答案：A考法(二)光路的控制平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制答案：B

答案：B6．[圓柱體玻璃對(duì)光路的控制]如圖是某種玻璃材料制成的空心圓柱體的截面圖，玻璃圓柱體的半徑為2R，空心部分是半徑為R的圓，兩圓同心。一束單色光(平行于截面)從圓柱體外表面上的A點(diǎn)以入射角i射入玻璃材料中，光束經(jīng)折射后恰好與內(nèi)圓面相切于B點(diǎn)。已知該玻璃材料對(duì)此單色光的折射率為。(1)求入射角i；(2)欲使該光束從A點(diǎn)入射后，恰好在內(nèi)圓面上發(fā)生全反射，則入射角i′是多少？答案：(1)45°

(2)30°(三)光的折射定律和全反射規(guī)律的綜合應(yīng)用1．求解全反射問題的四點(diǎn)提醒(1)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)而言的。同一種介質(zhì)，相對(duì)于其他不同的介質(zhì)，可能是光密介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì)。(2)如果光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，則無論入射角多大，都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。(3)在全反射現(xiàn)象中，遵循光的反射定律，光路均是可逆的。(4)當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，往往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射。答案：C

2．[半圓形玻璃磚]某種材料制成的半圓形透明磚平放在方格紙上，