(新高考)高考物理一轮复习课件第13章第1讲《光的折射、全反射》(含解析)

光电磁波第十三章考情考情分析分析高考对光的知识的考查主要以选择题、实验题和计算题为主，试高考对光的知识的考查主要以选择题、实验题和计算题为主，试题的难度中等。高考对电磁波的考查以识记和理解为主，题型多题的难度中等。高考对电磁波的考查以识记和理解为主，题型多以选择题形式出现，试题难度不大。以选择题形式出现，试题难度不大。重要重要考点考点1光的折射定律光的折射定律()2折射率折射率()3全反射、光导纤维全反射、光导纤维()4光的干涉、衍射和偏振现象光的干涉、衍射和偏振现象()5电磁波的产生电磁波的产生()6电磁波的发射、传播和接收电磁波的发射、传播和接收()7电磁波谱电磁波谱()实验十四：测量玻璃的折射率实验十四：测量玻璃的折射率实验十五：用双缝干涉实验测量光的波长实验十五：用双缝干涉实验测量光的波长考点考点解读解读1考查对光的折射定律的理解与应用。考查对光的折射定律的理解与应用。2考查全反射现象及其分析。考查全反射现象及其分析。3考查光的干涉条件，干涉条纹的分析以及对衍射、偏振等现象考查光的干涉条件，干涉条纹的分析以及对衍射、偏振等现象的理解。的理解。4考查折射率、波长的测量。考查折射率、波长的测量。5考查对麦克斯韦的两个基本假设和电磁波概念的理解。考查对麦克斯韦的两个基本假设和电磁波概念的理解。6理解电磁波谱的组成以及各波段电磁波的性质、传播特点与用理解电磁波谱的组成以及各波段电磁波的性质、传播特点与用途。途。第1讲光的折射、全反射主干梳理 对点激活进入第进入第2种介质种介质 同一平面同一平面 两侧两侧 成正比成正比 可逆可逆 入射角入射角 折射角折射角 光学光学 大于大于 较大较大 较小较小 相对相对 光疏介质光疏介质 等于或大于等于或大于 反射光反射光 紫紫 红红 越大越大 越小越小 一一 堵点疏通堵点疏通1折折射射率率的的大大小小由由介介质质本本身身和和光光的的频频率率共共同同决决定定，与与入入射射角角、折折射射角角的大小无关。的大小无关。()2光光密密介介质质和和光光疏疏介介质质是是相相对对而而言言的的。同同一一种种介介质质，相相对对于于其其他他不不同同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。()3我国使用的宽带光纤通信网络利用了光的衍射原理。我国使用的宽带光纤通信网络利用了光的衍射原理。()4光由一种介质进入另一种介质时，光的频率不变。光由一种介质进入另一种介质时，光的频率不变。()5不同颜色的光在真空中的传播速度都相同。不同颜色的光在真空中的传播速度都相同。()6当光发生全反射时反射光的能量小于入射光的能量。当光发生全反射时反射光的能量小于入射光的能量。()7在同一种介质中，红光的折射率小于紫光的折射率。在同一种介质中，红光的折射率小于紫光的折射率。()8光光从从空空气气射射入入玻玻璃璃时时，只只要要入入射射角角足足够够大大就就可可能能发发生生全全反反射射。()9在在潜潜水水员员看看来来，岸岸上上的的所所有有景景物物都都出出现现在在一一个个倒倒立立的的圆圆锥锥里里。()10光的传播方向发生改变的现象叫光的折射。光的传播方向发生改变的现象叫光的折射。()二二 对点激活对点激活1(人人教教版版选选择择性性必必修修第第一一册册P84T1改改编编)(多多选选)光光由由空空气气射射入入半半圆圆形形玻玻璃璃砖砖，再再由由玻玻璃璃砖砖射射入入空空气气，O点点是是半半圆圆形形玻玻璃璃砖砖的的圆圆心心，下下图图中中可可能能发生的是发生的是()答案答案 解解析析光光由由空空气气斜斜射射入入半半圆圆形形玻玻璃璃砖砖时时，折折射射角角应应小小于于入入射射角角，故故A不不可可能能发发生生，B可可能能发发生生；当当光光由由半半圆圆形形玻玻璃璃砖砖斜斜射射入入空空气气时时，折折射射角角应应大大于于入入射射角角，若若入入射射角角大大于于临临界界角角，会会发发生生全全反反射射，故故C可可能能发发生生，D不不可可能发生。能发生。解析解析 答案答案 解析解析 3(多多选选)光光从从介介质质a射射向向介介质质b，如如果果要要在在a、b介介质质的的分分界界面面上上发发生生全全反射，那么必须满足的条件是反射，那么必须满足的条件是()Aa是光密介质，是光密介质，b是光疏介质是光疏介质B光在介质光在介质a中的速度必须大于在介质中的速度必须大于在介质b中的速度中的速度C光的入射角必须大于或等于临界角光的入射角必须大于或等于临界角D必须是单色光必须是单色光答案答案 解析解析 考点细研 悟法培优考点考点 1折射定律及折射率的理解与应用折射定律及折射率的理解与应用(3)折折射射率率由由介介质质本本身身的的性性质质和和入入射射光光的的频频率率共共同同决决定定，与与入入射射角角和和折折射角的大小无关。射角的大小无关。(4)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。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。(5)同一种介质中，频率越高的色光折射率越大，传播速度越小。同一种介质中，频率越高的色光折射率越大，传播速度越小。(6)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长可能不同，但频率相同。同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长可能不同，但频率相同。2光路的可逆性光路的可逆性在在光光的的折折射射现现象象中中，光光路路是是可可逆逆的的。如如果果让让光光线线逆逆着着原原来来的的折折射射光光线线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射。射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射。例例1(2020福福建建省省泉泉州州市市第第一一次次质质量量检检测测)有有一一个个有有趣趣的的实实验验叫叫“消消失失的的硬硬币币”，如如图图，把把一一枚枚硬硬币币放放在在装装满满水水的的不不透透明明圆圆柱柱形形杯杯子子底底部部中中央央，眼眼睛睛在在杯杯子子左左上上边边缘缘恰恰好好可可以以看看到到整整个个硬硬币币，若若把把杯杯子子里里的的水水全全部部用用吸吸管管吸吸走走，则则硬硬币币在在视视线线中中消消失失了了，且且眼眼睛睛恰恰好好看看到到杯杯子子的的右右下下端端，已已知知硬硬币币的直径为的直径为d，杯子底部的直径为，杯子底部的直径为3d，杯子的高度为，杯子的高度为h。(1)求水的折射率求水的折射率n；(2)当当硬硬币币刚刚好好从从视视线线中中完完全全消消失失时时，液液面面下下降降的的高度高度H。(1)一一枚枚硬硬币币放放在在装装满满水水的的不不透透明明圆圆柱柱形形杯杯子子底底部部中中央央，眼睛最不易观察到硬币哪端？眼睛最不易观察到硬币哪端？提示：提示：左端。左端。(2)硬币刚好从视线中消失时，恰好看不见硬币哪端？硬币刚好从视线中消失时，恰好看不见硬币哪端？提示：提示：右端。右端。尝试解答尝试解答 尝试解答尝试解答 光的折射问题的规范求解光的折射问题的规范求解(1)一般解题步骤一般解题步骤根根据据题题意意作作出出光光路路图图，注注意意准准确确作作出出法法线线。对对于于球球形形玻玻璃璃砖砖，法法线线是入射点与球心的连线。是入射点与球心的连线。利用数学知识找到入射角和折射角。利用数学知识找到入射角和折射角。利用折射定律列方程。利用折射定律列方程。(2)应注意的问题应注意的问题入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角。入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角。答案答案 解析解析(1)透明半球体对该单色光的折射率透明半球体对该单色光的折射率n；(2)该光在半球体内传播的时间。该光在半球体内传播的时间。答案答案 解析解析 解析解析 考点考点 2全反射现象的理解和应用全反射现象的理解和应用1发生全反射的条件发生全反射的条件(1)光必须从光密介质进入光疏介质；光必须从光密介质进入光疏介质；(2)入射角必须大于或等于临界角。入射角必须大于或等于临界角。2全反射的理解全反射的理解(1)如如果果光光从从光光疏疏介介质质进进入入光光密密介介质质，则则无无论论入入射射角角多多大大，都都不不会会发发生生全反射现象。全反射现象。(2)光的全反射遵循光的反射定律，光路是可逆的。光的全反射遵循光的反射定律，光路是可逆的。(3)当当光光射射到到两两种种介介质质的的界界面面上上时时，往往往往同同时时发发生生光光的的折折射射和和反反射射现现象象，但但在在全全反反射射现现象象中中，只只发发生生反反射射，不不发发生生折折射射。当当折折射射角角等等于于90时时，实实际际上已经没有折射光了。上已经没有折射光了。(4)从从能能量量角角度度理理解解全全反反射射现现象象：当当光光由由光光密密介介质质射射向向光光疏疏介介质质时时，在在入入射射角角逐逐渐渐增增大大的的过过程程中中，反反射射光光的的能能量量逐逐渐渐增增强强，折折射射光光的的能能量量逐逐渐渐减减弱弱，当当入入射射角角等等于于临临界界角角时时，折折射射光光的的能能量量减减弱弱为为零零，这这时时就就发发生生了了全全反反射。射。3全反射的有关现象全反射的有关现象海海水水浪浪花花呈呈白白色色、玻玻璃璃或或水水中中的的气气泡泡看看起起来来特特别别亮亮、沙沙漠漠蜃蜃景景、海海市市蜃楼、钻石的光彩夺目、水下的灯不能照亮整个水面等。蜃楼、钻石的光彩夺目、水下的灯不能照亮整个水面等。4全反射的应用全反射的应用(1)全反射棱镜：用来改变光的方向。全反射棱镜：用来改变光的方向。(2)光导纤维光导纤维(简称光纤简称光纤)结结构构：是是一一种种透透明明的的玻玻璃璃纤纤维维丝丝，直直径径在在几几微微米米到到一一百百微微米米之之间间，由由内内芯芯和和外外套套两两层层组组成成，内内芯芯的的折折射射率率大大于于外外套套的的折折射射率率，即即内内芯芯是是光光密密介质，外套是光疏介质。介质，外套是光疏介质。原原理理：光光在在光光纤纤的的内内芯芯中中传传播播，每每次次射射到到内内芯芯和和外外套套的的界界面面上上时时，入射角都大于临界角，从而发生全反射。入射角都大于临界角，从而发生全反射。(1)求从求从F点射出光线的折射角的正弦值；点射出光线的折射角的正弦值；(2)若若不不考考虑虑发发生生折折射射时时的的反反射射光光线线，求求光光线线在柱形光学元件中传播的最长时间。在柱形光学元件中传播的最长时间。(1)发生全反射的条件是什么？发生全反射的条件是什么？提示：提示：光由光密介质射入光疏介质，入射角大于或等于临界角。光由光密介质射入光疏介质，入射角大于或等于临界角。(2)什么情况下光线在柱形光学元件中传播时间最长？什么情况下光线在柱形光学元件中传播时间最长？提示：提示：恰好发生全反射时。恰好发生全反射时。尝试解答尝试解答 尝试解答尝试解答 尝试解答尝试解答 解答全反射类问题的技巧解答全反射类问题的技巧解解答答全全反反射射类类问问题题时时，要要抓抓住住发发生生全全反反射射的的两两个个条条件件：一一、光光必必须须从从光光密密介介质质射射入入光光疏疏介介质质；二二、入入射射角角大大于于或或等等于于临临界界角角。利利用用好好光光路路图图中中的的临临界界光光线线，准准确确画画出出恰恰好好发发生生全全反反射射的的光光路路图图是是解解题题的的关关键键。作作光光路路图图时尽量准确，与实际相符，以利于问题的分析。时尽量准确，与实际相符，以利于问题的分析。变变式式21(2020山山东东省省临临沂沂市市一一模模)单单镜镜头头反反光光相相机机简简称称单单反反相相机机，它它用用一一块块放放置置在在镜镜头头与与感感光光部部件件之之间间的的透透明明平平面面镜镜把把来来自自镜镜头头的的图图像像投投射射到到对对焦焦屏屏上上。对对焦焦屏屏上上的的图图像像通通过过五五棱棱镜镜的的反反射射进进入入人人眼眼中中。如如图图为为单单反反照照相相机机取取景景器器的的示示意意图图，ABCDE为为五五棱棱镜镜的的一一个个截截面面，ABBC，光光线线垂垂直直AB射射入入，分分别别在在CD和和EA上上发发生生反反射射，且且两两次次反反射射的的入入射射角角相相等等，最最后后光光线线垂垂直直BC射射出出。若若两两次次反反射射都都为为全全反反射射，则则该该五五棱棱镜镜折折射射率率的的最最小小值值是是()答案