《山东省高考物理一轮复习第十二章光学电磁波相对论第1节光的折射全反射课件新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东省高考物理一轮复习第十二章光学电磁波相对论第1节光的折射全反射课件新人教版（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十二章光学电磁波相对论 第1节光的折射全反射 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 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v c 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 当光由介质射入真空 或空气 时 入射角小于折射角 二 全反射1 光密介质与光疏介质 2 全反射
2、 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 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sinC 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 命题点一 命题点二 命题点三 折射定律及折射率的应用1 对折射率的理解 1 公式n 中 不论光是从真空射入介质 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
3、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 命题点一 命题点二 命题点三 2 平行玻璃砖 三棱镜和圆柱体 球 对光路的控制 命题点一 命题点二 命题点三 典例1 2017 全国卷 如图 一玻璃工件的上半部是半径为r的半球体 O点为球心 下半部是半径为r 高为2r的圆柱体 圆柱体底面镀有反射膜 有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入 该光线与OC之间的距离为0 6r 已知最后从半球面射出的光线恰好
4、与入射光线平行 不考虑多次反射 求该玻璃的折射率 命题点一 命题点二 命题点三 答案 1 43 解析 如图 根据光路的对称性和光路可逆性 与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行 这样 从半球面射入的折射光线 将从圆柱体底面中心C点反射 设光线在半球面的入射角为i 折射角为r 由折射定律有sini nsinr 由正弦定理有 由几何关系 入射点的法线与OC的夹角为i 由题设条件和几何关系有 命题点一 命题点二 命题点三 式中l是入射光线与OC的距离 由 式和题给数据得 命题点一 命题点二 命题点三 思维点拨本题的关键条件是出射光线与入射光线平行 依据这个画出光路图 剩下就是平面几何
5、的运算了 解决光的折射问题的思路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 命题点一 命题点二 命题点三 即学即练1 2018 全国卷 34 1 如图 ABC为一玻璃三棱镜的横截面 A 30 一束红光垂直AB边射入 从AC边上的D点射出 其折射角为60 则玻璃对红光的折射率为 若改用蓝光沿同一路径入射 则光线在D点射出时的折射角 选填 小于 等于 或 大于 60 命题点一 命题点二 命题点三 命题点一 命题点二 命题点三 2 2018 全国卷 34 2 如图 某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标
6、记 图中O点 然后用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点做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点做AB边的垂线交直线DF于E DE 2cm EF 1cm 求三棱镜的折射率 不考虑光线在三棱镜中的反射 命题点一 命题点二 命题点三 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 OEsin EOF
7、由 式和题给条件得OE 2cm 根据题给条件可知 OED为等腰三角形 有 30 由 式得n 命题点一 命题点二 命题点三 光的折射 全反射的综合应用求解光的折射和全反射的思路 命题点一 命题点二 命题点三 典例2 2018 全国卷 34 2 如图 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 命题点一 命题点二 命题点三 解析 1 光线在BC面上折射 由折射定律有s
8、ini1 nsinr1 式中 n为棱镜的折射率 i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角 光线在AC面上发生全反射 由反射定律有i2 r2 式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角 光线在AB面上发生折射 由折射定律有nsini3 sinr3 式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角 由几何关系得i2 r2 60 r1 i3 30 F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为 r1 i1 180 i2 r2 r3 i3 由 式得 60 命题点一 命题点二 命题点三 2 光线在AC面上发生全反射 光线在AB面上不发生全反射 有nsini2 nsinC nsini3 式中
9、C是全反射临界角 满足nsinC 1 由 式知 棱镜的折射率n的取值范围应为 命题点一 命题点二 命题点三 思维点拨 1 根据题意画出光路图 根据几何关系找到出射光线与入射光线之间的夹角 2 要保证在E点发生全反射 则在E点的入射角要大于等于临界角C 本题考查了几何光学 处理此类题的方法一般是正确画光路图利用几何关系求偏角 还要知道全反射的条件是什么 命题点一 命题点二 命题点三 即学即练3 2017 全国卷 如图 一半径为r的玻璃半球 O点是半球的球心 虚线OO 表示光轴 过球心O与半球底面垂直的直线 已知玻璃的折射率为1 5 现有一束平行光垂直入射到半球的底面上 有些光线能从球面射出 不考
10、虑被半球的内表面反射后的光线 求 1 从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值 2 距光轴的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离 命题点一 命题点二 命题点三 解析 1 如图 从底面上A处射入的光线 在球面上发生折射时的入射角为i 当i等于全反射临界角ic时 对应入射光线到光轴的距离最大 设最大距离为l i ic 设n是玻璃的折射率 由全反射临界角的定义有nsinic 1 命题点一 命题点二 命题点三 2 设与光轴相距的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和 1 由折射定律有nsini1 sin 1 设折射光线与光轴的交点为C 在 OBC中 由正弦定理有 命题点一
11、 命题点二 命题点三 4 2018 贵州贵阳模拟 如图所示 真空中有一截面为等腰直角三角形的三棱镜 一单色光从AM边上的中点D射入三棱镜 已知三棱镜对此单色光的折射率为 结果可用反三角函数表示 1 要使此单色光射到AB面上时恰好发生全反射 则求此时单色光在D点的入射角 的正弦值 2 要使此单色光在D点折射后直接照射到BM面 则求单色光在D点的入射角 的正弦函数sin 的取值范围 命题点一 命题点二 命题点三 甲 命题点一 命题点二 命题点三 乙 命题点一 命题点二 命题点三 光的色散1 光的色散 1 现象 一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带 2 成因 棱镜材料对不同色光的折射率不同 对红
12、光的折射率最小 红光通过棱镜后的偏折程度最小 对紫光的折射率最大 紫光通过棱镜后的偏折程度最大 从而产生色散现象 命题点一 命题点二 命题点三 2 各种色光的比较 命题点一 命题点二 命题点三 典例3 多选 2018 天津河东区模拟 彩虹是由阳光进入水滴 先折射一次 然后在水滴的背面反射 最后离开水滴时再折射一次形成的 形成示意图如图所示 一束白光L由左侧射入雨滴 a b是白光射入雨滴后经过一次反射和两次折射后的其中两条出射光 a b是单色光 下列关于a光与b光的说法中正确的是 A 雨滴对a光的折射率大于对b光的折射率B a光在雨滴中的传播速度小于b光在雨滴中的传播速度C a光 b光在雨滴中传
13、播的波长都比各自在真空中传播的波长要长D 若a光 b光在同一介质中 以相同的入射角由介质射向空气 若b光能够发生全反射 则a光也一定能够发生全反射 答案 解析 命题点一 命题点二 命题点三 思维点拨根据光路图得到两种光的折射率大小关系 根据光速与折射率关系得到两种光在雨滴中的传播速度的关系 根据折射率分析波长关系 根据sinC 得到临界角的大小 临界角小的先发生全反射 命题点一 命题点二 命题点三 即学即练5 2017 北京卷 如图所示 一束可见光穿过平行玻璃砖后 变为a b两束单色光 如果光束b是蓝光 则光束a可能是 A 红光B 黄光C 绿光D 紫光 答案 解析 命题点一 命题点二 命题点三 6 多选 2018 辽宁本溪联合模拟 如图所示 O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线 A B是关于O1O2轴等距且平行的两束不同单色细光束 从玻璃体右方射出后的光路如图所示 MN是垂直于O1O2放置的光屏 沿O1O2方向不断左右移动光屏 可在屏上得到一个光斑P 根据该光路图 下列说法正确的是 A 该玻璃体对A光的折射率比对B光的折射率小B A光的频率比B光的频率高C 在该玻璃体中 A光比B光的波长长D 在真空中 A光的波长比B光的波长长E A光从空气进入该玻璃体后 其频率变高 答案 解析
