《2012届福建鲁科版学海导航新课标高中总复习第1轮物理第12章第1课时光的折射和全反射》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012届福建鲁科版学海导航新课标高中总复习第1轮物理第12章第1课时光的折射和全反射（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、光学 相对论简介光的折射和全反射第十二章本章几何光学部分的主要内容是光的折射定律、色散现象、全反射现象等，是高考的命题热点，几乎年年必考；物理光学部分的主要内容是光的干涉、衍射、偏振现象等，高考命题的难度一般都不大，只要知道相关的一些光现象的原理即可从近几年的高考来看，折射定律和不同色光的折射率问题时常考到，题型多以选择题、计算题形式出现，偶尔出作图题本章的两个实验，在高考中时有出现，其中测定玻璃的折射率实验，常被改造创新考查，如果不能分析出实验原理，则这个实验有可能成为考试的难点；用双缝干涉测光的波长实验，在出题时一般与原实验相同，但其中的读数问题有可能成为难点相对论部分内容非常抽象，而且考
2、纲对相对论的要求不高，仅要求知道质速关系、质能关系及时钟变慢、长度缩短效应等未来高考对本章知识的考查还会将主要方向放在光的折射、全反射、干涉和衍射上在复习中应从以下几个方面进行突破：1作图是研究几何光学的重要方法，在复习过程中要加强作图规范训练，要求能正确熟练地画出光路图2在解决全反射问题时，抓住临界条件是关键画出临界光路图，再结合几何知识求解因此在加强学生的作图能力训练的同时，也要注重用数学知识解决物理问题能力的培养3对光的干涉、衍射可结合机械波的相关知识去理解，包括明暗条纹的特点及产生原理等，注意区分干涉图样和衍射图样4相对论部分，注意应用相对论的条件，只有涉及的速度可与光速相比时才考虑相
3、对论效应建议不必在这部分花太多时间，只要记住结论，并能在简单问题中套用即可光光的折射折射定律折射率全反射现象全反射条件光导纤维光的干涉光的衍射光的偏振光的波动性光的全反射折射现象近代物理学量子论初步普朗克的量子说相对论狭义相对论基本原理狭义相对性原理光速不变原理时空相对性同时的相对性长度的相对性时间间隔的相对性重要结论*速度变换质速关系质能关系*广义相对论1.光的折射现象(1)光从 进入 ，传播方向发生 的现象称为光的折射现象.(2)光的折射定律：折射光线在入射光线和法线所确定的平面内，折射光线和入射光线分居于 ，入射角正弦与折射角 之比为一常数.一种介质另一种介质改变法线两侧正弦(3)折射率
4、(绝对折射率 n)光从真空射入某种介质时入射角正弦与折射角正弦的比值，叫做这种介质的折射率，即 n= (4)在折射现象中光路是 .可逆的(5)光密介质和光疏介质两种介质相比较，折射率大的介质叫 介质，折射率小的介质叫 介质.注意：光密介质和光疏介质是相对的，如水相对于空气来说是光密介质，水相对于酒精来说是光疏介质.光密光疏2.全反射(1)光从 介质射向 介质时，当 超过某一角度C(临界角)时，折射光线 ，只剩下反射光线的现象叫全反射.(2)临界角 C：折射角等于 时的入射角叫做临界角.当光从介质射向真空或空气时有：光密光疏入射角消失90(3)全反射条件 . .常见的全反射现象有：光导纤维，内窥
5、镜，海市蜃楼，沙漠蜃景等.光线从光密介质射入光疏介质入射角大于或等于临界角3.棱镜(1)横截面为 或 的透明体称为棱镜.(2)棱镜对光线的偏折作用：如图 12-1-1 所示，当光线从空气射入玻璃棱镜时，出射光线向底边偏折，偏折角度 随棱镜材料的折射率增大而 .图 12-1-1三角形梯形增大(3)全反射棱镜：横截面是 .的棱镜叫全反射棱镜.由于光从玻璃射向空气的临界角大约为 42，故当光从全反射棱镜的任一边垂直射入时，都发生全反射，如图 12-1-2(甲)、(乙)所示.等腰直角三角形图 12-1-2(4)光的色散白光经过三棱镜后，透射光线在屏上形成按 顺序排列的彩色光谱，这种现象就叫做光的 ，如
6、图 12-1-3 所示.图 12-1-3红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫色散光的色散表明白光是 ；同时，棱镜材料对不同颜色的折射率不同，其中对 的折射率最大，对 的折射率最小.复色光紫光红光折射与全反射的综合应用问题一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，图 12-1-4 为过轴线的截面图，调整入射角 ，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射，已知水的折射率为 ，求 sin 的值.图 12-1-4光线恰好在界面发生全反射时有 , C 为临界角；当光线从左侧射入时，由折射定律有 ，联立这两式代入数据可得 sin= .分析光的全反射、临界角问题要注意：(1)画出恰好发生全反射的光路图.(2)找出
7、临界角，利用几何知识分析线、角关系，进行求解.变式训练 1：图 12-1-5 表示两底面平行的玻璃砖的截面图，一束平行于 CD 边的单色光入射到 AC 界面上，a、b 是其中的两条平行光线.光线 a 在玻璃砖中的光路已给出.画出光线 b 从玻璃砖再次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数.图 12-1-5折射率与光速及波长（频率）关系问题图 12-1-6彩虹是在雨后因光的色散而形成的，如图 12-1-6 所示为太阳光射到空气中的小水珠发生色散形成彩虹的光路示意图，a、b 为两种从小水珠中射出的单色光.以下说法正确的是( )A.水对 a 光的折射率大于水对 b 光的折射率B.a 光的频
8、率大于 b 光的频率C.在水珠中 a 光的传播速度大于 b 光的传播速度D.逐渐增大入射角，则 b 光比 a 光先发生全反射如图，作出入射点的法线，可知在入射角相同的情况下，a 光的折射角大于 b 光的折射角，由公式 n= ，可得折射率nanb，A 错误；由于 nanb 知频率 ab，B 错误；由 v= 可知，C 正确；当光从光密介质射向光疏介质时才会发生全反射，水的折射率比空气大，所以无论入射角多大都不会发生全反射，D 错误.不同频率的色光在同一介质中传播时，该介质对频率较高的色光折射率大，对频率较低的色光折射率小.一般来讲，在界面两侧偏折越大的光线，折射率越大，频率越大，波长越小，临界角越
9、小，在介质中传播速度越小.根据这一结论，只需比较水对这两种色光的折射率大小即可判定色光的频率、波速、波长、临界角大小.折射率 是联系几何光学与物理光学的桥梁，在研究同一介质对不同色光的折射率与光速及波长（频率）关系时，此公式是重要的理论依据.变式训练 2：如图 12-1-7 所示，一个三棱镜的截面为等腰直角ABC，A 为直角此截面所在平面内的光线沿平行于BC 边的方向射到 AB 边，进入棱镜后直接射到 AC 边上，并刚好能发生全反射该棱镜材料的折射率为_.(填入正确选项前的字母)图 12-1-7答案：A基础训练1.如图 12-1-8 所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是(
10、)A红光的偏折最大，紫光的偏折最小B红光的偏折最小，紫光的偏折最大C玻璃对红光的折射率比紫光大D玻璃中紫光的传播速度比红光大B图 12-1-8基础训练2.如图 12-1-9 所示，一束由两种色光混合的复色光沿 PO 方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面，经折射后得到、两单色光束，则( )A出射光束、一定相互平行B光束在玻璃中的折射率比光束小C光束在玻璃中的传播速度比光束大D光束的双缝干涉条纹间距比光束大图 12-1-9基础训练解析：射入玻璃的光线，经平面镜反射后，再次从玻璃射出时，出射光线与入射光线关于反射点对称，光束、均如此，所以、平行，A 正确；由图知光线折射程度大，所以光折射率
11、大、在介质中速度小，B、C 错；频率高的光，双缝干涉的条纹间距小，D 错答案:A基础训练3.夏天，海面上下层空气的温度比上层空气的温度低，我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来方向，以致发生全反射，人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图 12-1-10 所示，下列说法正确的是( )图 12-1-10基础训练A海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要小B海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要大C蜃景不遵从光的折射定律DB 是蜃景，A 是景物基础训练解析：海面上下层空气的温度比上层空气的温度低，因此下层空气的折射率较大入射光线
12、从下层射向上层时，折射角比入射角大，这样在更上层的入射中入射角逐渐增大，遵从折射定律，最后会发生全反射现象答案：A基础训练4.一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为 a、b 两束单色光其传播方向如图 12-1-11 所示设玻璃对 a、b 的折射率分别为 na 和 nb，a、b 在玻璃中的传播速度分别为 va 和 vb，则( )Ana=nb BnanbCva=vb DvavbD图 12-1-11提升训练5.如图 12-1-12 所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC 的单色光从空气射向点 E，并偏折到 F 点，已知入射方向与 AB边的夹角为 q=30，E、F 分别为边 AB、BC 的中点，则(
13、 )A该棱镜的折射率为B光在 F 点发生全反射C光从空气进入棱镜，波长变小D从 F 点出射的光束与入射到 E 点的光束平行图 12-1-12提升训练提升训练6.如图 12-1-13 所示，水中有一个球形空气泡，由两种不同频率的 a、b 单色光组成的一细束复合光 P 从水中射向空气泡左侧，经过二次折射后，分别从空气泡的右侧上的 M、N 两点射出球体则下列说法中正确的是( )Aa 光的频率比 b 光的频率小B在水中 a 光的波长比 b 光的波长长C在水中 a 光的速度比 b 光的速度大D若 a、b 两束光从水中射向空气，则 a 光发生全反射时的临界角比 b 光的小 图 12-1-13提升训练解析：
14、光从水中折射入气泡后，经过两次折射，分别从 M、N 两点射出气泡，通过作图发现，a 光的偏折程度比 b 光大，所以 a 光折射率大、频率大、波长小、临界角小、在介质中速度小答案：D提升训练7.频率不同的两束单色光 1 和 2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图 12-1-14 所示，下列说法正确的是( )A单色光 1 的波长小于单色光 2 的波长B在玻璃板中单色光 1 的传播速度大于单色光 2 的传播速度C单色光 1 通过玻璃板所需的时间小于单色光 2 通过玻璃板所需的时间D单色光 1 从玻璃到空气的全反射临界角大于单色光 2 从玻璃到空气的全反射临界角图 12-1-14提升训练拓展训练8.如图 12-1-15 所示，山区盘形公路的路边上一般都等间距地镶嵌一些小玻璃球当夜间行驶的汽车的灯光照上去后显得非常醒目，以提醒司机注意，若小玻璃球的半径为 R，折射率为，今有一束平行光沿直径 AB 方向照在小玻璃球上，试求离 AB 多远的入射光经折射反射折射出后沿原方向返回，即实现“逆光反射”？图 12-1-15拓展训练
