《2015名师导学物理一轮课件 第十二章 光 电磁波与相对论12.1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015名师导学物理一轮课件 第十二章 光 电磁波与相对论12.1（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第 1节 光的折射 全反射 一、光的折射 1 光的折射现象：光射到 两种介质的分界面上时，一部分 光进入到另一种介质中去，光的 _ _ _ 的现象叫做 光的折射 2 光的折射定律：折射光线与入射光线、法线处于同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦 _ _ _ 传播方向发生改变 成正比 3 在折射现象中，光路是 _ _ _ 的 4 折射率：光从 _ _ _ 射入某种介质发生折射时，入射角 1的正弦与折射角 2的正弦之比，叫做介质的绝对折射率，简称折射率表示为 n 12. 实验证明，介质的折射率等于光在真空中与在该介质中的传播速度之比，即 n 任何介质的折射率
2、都 _ _ _ 两种介质相比较，折射率较大的介质叫做 _ _ _ 介质，折射率较小的介质叫做 _ _ _ 介质 可逆 真空 大于 1 光密 光疏 5 相对折射率 光从介质 ( 折射率为 在此介质中速率为斜射入介质 ( 折射率为 在此介质中的速率为 发生折射时，入射角的正弦跟折射角的正 弦之比，叫做 介质相对 介质的相对折射率用 1 2 介质相对 介质的相对折 射率又等于 介质的折射率 跟 介质的折射率 即 由以上两式，可得到光的折射定律的一般表达式是： 1 2 或 二、光的全反射 1 光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象称为全反射现象 2 发生全反射的条件： 光线从 _ _
3、_ 介质斜射向 _ _ _ 介质 入射角 _ _ _ 临界角 3 临界角：折射角等于 90 时的入射角设光线从 _ _ _ 射向 _ _ _ 时的临界角为C ，则 1n. 光线从折射率为 ( 发生全反射时的临界角为 C ， 4 光导纤维：主要应用： a. 内窥镜 b. 光纤通信 光密 光疏 大于或等于 某种介质 真空或空气 三、棱镜 1 常用的棱镜是横截面为三角 形的三棱镜，通常简称为棱镜 2 棱镜对光线的 控制作用 让一束单色光从空气射向玻璃棱 镜的一个侧面，经过两次折射而从另一侧面射出时，将向棱镜的底部方向偏折，如图所示 3 全反射棱镜 横截面是等腰直角三角形的棱镜，在光学仪器里，常用来代
4、替平面镜，改变光的传播方向，如图所示 这种棱镜主要用于光学仪器 ( 如望远镜 ) 中用来改变光路 四、光的色散 1 光的色散：复色光分解成单色光的现象 2 白光通过棱镜后会发生光的色散现象，表明白光为复色光白光通过棱镜后，红光偏折角度最 _ _ _ ，紫光的偏折角度最 _ _ _ 偏折角度不同，表明同一介质对不同色光的折射率不同，对红光的折射率 _ _ _ ，对紫光的折射率 _ _ _ 由此可知，不同色光在同一介质中的传播速度也不同，其 中红光的传播速度 _ _ _ ，紫光的传播速度 _ _ _ 小 大 最小 最大 最大 最小 题型一：光的折射定律的应用 例 1 如图所示，直角三棱镜 一个侧面
5、 贴在平 面镜上， . 从点光源 S 发出的一细光束 到棱 镜的另一侧面 ，适当调 整入射光 方向当 与 角时，其折射光 与镜面发生一 次反射，从 射出后恰好与 合，则此棱镜的折射率为 ( ) n 【思路点拨】 在光的折射现象、反射现象中，光路都是可逆的要满足题中条件，光第一次在 面上发生折射后折射光线必定与平面镜垂直 【 答案 】 A 【解析】 根据题意可知，光 在 发生折射，入射角为 2 ，折射角为2 ， 根据折射定律可得折射率 n 2 2 ，选项 A 正确 【方法与知识感悟】 光的折射问题，解题的关键在于正确画出光路图、找出几何关系 解题的一般步骤如下： (1) 根据题意正确画出光路图；
6、 (2) 根据几何知识正确找出角度关系； (3) 依光的折射定律列式求解 题型二：光的全反射及临界角的应用 例 2 如图所示，用折射率 n 2 的玻璃做成内径为R 、外径为 2 R 的半 球形空心 球壳，一束平行光射向此半球壳的外表面，与中心对称轴 平行，试求： (1) 球壳内部有光线射出的区域； (2) 要使球壳内部没有光线射出，至少用多大的遮光板，如何放置才行？ 【解析】 (1) 设光线 a a 射入外 球面，沿 向射向内球面，刚 好发生全反射，则 1n12C 45 在 ，由正弦定理得 180 C ）2 Rr 212r 30 C r 15 i n r ， i 45 O 60 即以 为中心四
7、周各 60 的圆锥球壳内有光线射出 (2) 由图可知， h 2 R i R 所以，至少用一个半径为 R 的圆形遮光板，圆心经 轴并垂直该轴放置，才能使球壳内部没有光线射出 【方法与知识感悟】 解 答这一类问题要抓住折射定律和全反射的条件 在分析、研究光路时，常要假设某一条光线恰能符合题意要求，再据此画出其反 射、折射或全反射的光路图，进行推断、求解 题型三：光的色散及应用 例 3 空气中悬浮着一颗球形小水珠，一束阳光水平入射，如图所示 n 甲 、 n 乙 和 n 丙 分别表示水对甲光、乙光和丙光的折射率以下表述正确的是 ( ) A n 甲 n 乙 n 丙 B 波长 的关系 甲 乙 丙 ， 甲
8、2 ) 组成，棱镜的横截面如图所示一平行于横截面的光线从 O 点垂直 射入棱镜，先后经过 和 反射后，从 的 O 点射出，则出射光线是 ( ) A 平行于 的光线 B 平行于入射光线的光线 C 平行于 的光线 D 平行于 的光线 B 【解析】 光线经两次全反射平行于入射光线射出，选 B . 6 现代高速公路上的标志牌都 使用 “ 回归反光膜 ” 制成，夜间行车 时，它能把车灯射出的光逆向反射， 标志牌上的字特别醒目这种 “ 回 归反光膜 ” 是用球体反射元件制成 的，如图所示，反光膜内均匀分布着直径为 10 用玻璃的折射率为 3 ，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射 反射 再折射后恰好和入射光线平
9、行，那么第一次入射的入射角应是 ( ) A 15 B 30 C 45 D 60 D 【解析】 已知入射光线和出射光线平行，所以，光在三个界面上改变了传播方向，光线在内表面反射时具有对称性，由此可以作出光路图如图所示 由几何关系可知 1 2 2 根据折射定律有 n 1 2由以上两式可知 1 60 ，选 D. 7 如图所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为 d . 当桶内无油时，从某点 A 恰能看到桶底边缘上的某点 B . 当桶内油的深度等于桶高的一半时，在 A 点沿向看去，看到桶底上的 C 点， C 、 B 相距此 可得油的折射率 n _ _ _ ；光在油中传播的速 度 v _ _ _ ( 结果可
10、用根式表示 ) 102 105 c 【解析】 依题意作出光路图如图，则 n ，又 s 22， s 5， n 102，光在介质中传播速度 v 05c . 8 如图所示为某种透明介质的截面图， 等腰直角三角形， 半径 R 12 四分之一圆弧，水平屏幕 直并接触于 A 点一束红光射向圆心 O ，在 界面上的入射 角 i 45 ，结果在水平屏幕 出现两个亮斑已知该介质对红光的折射率为 n 2 33， 求两个亮斑与 A 点间的距离 【解析】 设红光的临界角为 C ， 1n32， C 60 i 45 C 因此红光在 一部分折射，一部分反射， 光路如图，折射光斑为 r ，根据折射定律 n s in r 63
11、由几何知识可得： r 6 2 反射光斑为 解得 12 9 如图所示，置于空气中的一不透明容器内盛满某种透明液体，容器高为 6.0 其底部紧靠器壁处有一竖直放置的 3.0 的线光源，顶部一部分开口，另一部分封闭，封闭部分的内表面涂有 8.0 的吸光物质 ( 光线射到吸光物质上，会被全部吸收 ) ，靠近容器右端有一水平放置的与液面等高的望远镜用来观察线光源，此时通 过望远镜恰好只能看到线光源的底 端 求此液体的折射率 n . 【解析】 临界情况对应线光源的底端发出的光线射到吸光物质的右端时恰好发生全反射，光路如图 则： s 中 l 8.0 h 6.0 另外： 1n 10 一束单色光通 过等腰三棱镜，入射光线为入射角为 53 ，出射光线为 已知 10 出射光线的偏向角 ( 即出射光线方向与入射光线方向之间的夹角 ) 为 32 ，试求光从 B 点传到 ( 已知： c 108m/s ， 3 【解析】 由图可知： 入射角 1 53 设折射角为 2， 则 2( 1 2) 32 解得： 2 37 所以棱镜的折射率 n 1243又 n 以光在棱镜中的传播速度 v 90 2 53 ， 2 AB 3 12 所以光从 B 点传到 C 点所用的时间 t 为：
