《山東省2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 光學(xué)電磁波相對(duì)論 第1節(jié) 光的折射 全反射課件 新人教版.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《山東省2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 光學(xué)電磁波相對(duì)論 第1節(jié) 光的折射 全反射課件 新人教版.ppt（34頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第十二章光學(xué)電磁波相對(duì)論,第1節(jié)光的折射全反射,一、光的折射定律 1.光的折射現(xiàn)象 光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí), 傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為光的折射現(xiàn)象。 2.折射定律 (1)內(nèi)容:如圖所示,折射光線與入射光線、法線處在 同一平面內(nèi),折射光線與入射光線分別位于法線的 兩側(cè);入射角的 正弦與折射角的 正弦成正比。,(3)在光的折射現(xiàn)象中,光路是 可逆的。,3.折射率 (1)折射率是一個(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)特性的物理量。,(3)計(jì)算公式:n= ,因?yàn)関c,所以任何介質(zhì)的折射率都大于 1。 (4)當(dāng)光從真空(或空氣)射入某種介質(zhì)時(shí),入射角大于折射角;當(dāng)光由介質(zhì)射入真空(或空氣)時(shí),入射角小于折射角。,二
2、、全反射 1.光密介質(zhì)與光疏介質(zhì),2.全反射 (1)定義:光從 光密介質(zhì)射入 光疏介質(zhì),當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí),折射光線將消失,只剩下反射光線的現(xiàn)象。 (2)條件:光從 光密介質(zhì)射向 光疏介質(zhì);入射角 大于等于臨界角。 (3)臨界角:折射角等于90時(shí)的入射角。若光從光密介質(zhì)(折射率為n)射向真空或空氣時(shí),發(fā)生全反射的臨界角為C,則sin C= 。介質(zhì)的折射率越大,發(fā)生全反射的臨界角越小。 (4)光導(dǎo)纖維 光導(dǎo)纖維的原理是利用光的全反射。,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,折射定律及折射率的應(yīng)用 1.對(duì)折射率的理解 (1)公式n= 中,不論光是從真空射入介質(zhì),還是從介質(zhì)射入真空,1總是真空中的光線
3、與法線間的夾角,2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角。 (2)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定,與入射角的大小無關(guān)。 (3)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系,光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。 (4)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān),還與光的頻率有關(guān)。同一種介質(zhì)中,頻率越大的色光折射率越大,傳播速度越小。 (5)同一種色光,在不同介質(zhì)中雖然波速、波長(zhǎng)不同,但頻率相同。,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,2.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,典例1(2017全國(guó)卷)如圖,一玻璃工件的上半部是半徑為r的半球體,O點(diǎn)為球心;下半部是半徑為r、高為2r的圓柱體,圓柱體底面鍍有反射膜。有一平
4、行于中心軸OC的光線從半球面射入,該光線與OC之間的距離為0.6r。已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射)。求該玻璃的折射率。,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,答案:1.43,解析:如圖,根據(jù)光路的對(duì)稱性和光路可逆性,與入射光線相對(duì)于OC軸對(duì)稱的出射光線一定與入射光線平行。這樣,從半球面射入的折射光線,將從圓柱體底面中心C點(diǎn)反射。 設(shè)光線在半球面的入射角為i,折射角為r。由折射定律有 sin i=nsin r 由正弦定理有,由幾何關(guān)系,入射點(diǎn)的法線與OC的夾角為i。由題設(shè)條件和幾何關(guān)系有,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,式中l(wèi)是入射光線與OC的距離。由式和題給數(shù)據(jù)得,命題點(diǎn)
5、一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,思維點(diǎn)撥本題的關(guān)鍵條件是出射光線與入射光線平行,依據(jù)這個(gè)畫出光路圖,剩下就是平面幾何的運(yùn)算了。,解決光的折射問題的思路 1.根據(jù)題意畫出正確的光路圖。 2.利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系,要注意入射角、折射角均以法線為標(biāo)準(zhǔn)。 3.利用折射定律、折射率公式求解。,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,即學(xué)即練 1.(2018全國(guó)卷,34(1) 如圖,ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面,A=30。一束紅光垂直AB邊射入,從AC邊上的D點(diǎn)射出,其折射角為60,則玻璃對(duì)紅光的折射率為,若改用藍(lán)光沿同一路徑入射,則光線在D點(diǎn)射出時(shí)的折射角(選填“小于”“等于”或“大于”)60。,命題點(diǎn)一,
6、命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,2.(2018全國(guó)卷,34(2)如圖,某同學(xué)在一張水平放置的白紙上畫了一個(gè)小標(biāo)記“”(圖中O點(diǎn)),然后用橫截面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個(gè)標(biāo)記上,小標(biāo)記位于AC邊上。D位于AB邊上,過D點(diǎn)做AC邊的垂線交AC于F。該同學(xué)在D點(diǎn)正上方向下順著直線DF的方向觀察,恰好可以看到小標(biāo)記的像;過O點(diǎn)做AB邊的垂線交直線DF于E;DE=2 cm,EF=1 cm。求三棱鏡的折射率。(不考慮光線在三棱鏡中的反射),命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,解析: 過D點(diǎn)作AB邊的法線NN,連接OD,則ODN=為O點(diǎn)發(fā)出的光線在D點(diǎn)的入射角;設(shè)該光線在D點(diǎn)的折射角為,
7、如圖所示。根據(jù)折射定律有 nsin =sin 式中n為三棱鏡的折射率。 由幾何關(guān)系可知 =60 EOF=30 在OEF中有EF=OEsinEOF 由式和題給條件得OE=2 cm 根據(jù)題給條件可知,OED為等腰三角形,有=30 由式得n= ,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,光的折射、全反射的綜合應(yīng)用 求解光的折射和全反射的思路,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,典例2(2018全國(guó)卷,34(2)如圖,ABC是一直角三棱鏡的橫截面,A=90,B=60一細(xì)光束從BC邊的D點(diǎn)折射后,射到AC邊的E點(diǎn),發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點(diǎn)射出,EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中點(diǎn),不計(jì)多次反射。 (1)求出射光
8、相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角; (2)為實(shí)現(xiàn)上述光路,棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍?,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,解析: (1)光線在BC面上折射,由折射定律有 sin i1=nsin r1 式中,n為棱鏡的折射率,i1和r1分別是該光線在BC面上的入射角和折射角。光線在AC面上發(fā)生全反射,由反射定律有i2=r2 式中i2和r2分別是該光線在AC面上的入射角和反射角。 光線在AB面上發(fā)生折射,由折射定律有nsin i3=sin r3 式中i3和r3分別是該光線在AB面上的入射角和折射角。 由幾何關(guān)系得i2=r2=60,r1=i3=30 F點(diǎn)的出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角為 =(r1-i1)+(
9、180-i2-r2)+(r3-i3) 由式得=60,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,(2)光線在AC面上發(fā)生全反射,光線在AB面上不發(fā)生全反射,有nsin i2nsin Cnsin i3 式中C是全反射臨界角,滿足nsin C=1 由式知,棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,思維點(diǎn)撥(1)根據(jù)題意畫出光路圖,根據(jù)幾何關(guān)系找到出射光線與入射光線之間的夾角;(2)要保證在E點(diǎn)發(fā)生全反射,則在E點(diǎn)的入射角要大于等于臨界角C。 本題考查了幾何光學(xué),處理此類題的方法一般是正確畫光路圖利用幾何關(guān)系求偏角,還要知道全反射的條件是什么。,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,即學(xué)即練 3.(20
10、17全國(guó)卷)如圖,一半徑為r的玻璃半球,O點(diǎn)是半球的球心,虛線OO表示光軸(過球心O與半球底面垂直的直線)。已知玻璃的折射率為1.5?，F(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上,有些光線能從球面射出(不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線)。求 (1)從球面射出的光線對(duì)應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值; (2)距光軸 的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點(diǎn)到O點(diǎn)的距離。,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,解析:(1)如圖,從底面上A處射入的光線,在球面上發(fā)生折射時(shí)的入射角為i,當(dāng)i等于全反射臨界角ic時(shí),對(duì)應(yīng)入射光線到光軸的距離最大,設(shè)最大距離為l。 i=ic 設(shè)n是玻璃的折射率,由全反射臨界角的定義有 nsin
11、ic=1,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,(2)設(shè)與光軸相距 的光線在球面B點(diǎn)發(fā)生折射時(shí)的入射角和折射角分別為i1和1,由折射定律有nsin i1=sin 1 設(shè)折射光線與光軸的交點(diǎn)為C,在OBC中,由正弦定理有,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,4.(2018貴州貴陽模擬)如圖所示,真空中有一截面為等腰直角三角形的三棱鏡,一單色光從AM邊上的中點(diǎn)D射入三棱鏡,已知三棱鏡對(duì)此單色光的折射率為 (結(jié)果可用反三角函數(shù)表示) (1)要使此單色光射到AB面上時(shí)恰好發(fā)生全反射,則求此時(shí)單色光在D點(diǎn)的入射角的正弦值; (2)要使此單色光在D點(diǎn)折射后直接照射到BM面,則求單色光在D點(diǎn)的入射角的正弦函數(shù)sin 的取
12、值范圍。,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,甲,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,乙,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,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。,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,2.各種色光的比較,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,典例3(多選)(2018天津河?xùn)|區(qū)模擬)彩虹是由陽光進(jìn)入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最后離開水滴時(shí)再折射一次形成的。形成示意圖如圖所示,一束白光L由左側(cè)射入
13、雨滴,a、b是白光射入雨滴后經(jīng)過一次反射和兩次折射后的其中兩條出射光(a、b是單色光)。下列關(guān)于a光與b光的說法中正確的是(),A.雨滴對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率 B.a光在雨滴中的傳播速度小于b光在雨滴中的傳播速度 C.a光、b光在雨滴中傳播的波長(zhǎng)都比各自在真空中傳播的波長(zhǎng)要長(zhǎng) D.若a光、b光在同一介質(zhì)中,以相同的入射角由介質(zhì)射向空氣,若b光能夠發(fā)生全反射,則a光也一定能夠發(fā)生全反射,答案,解析,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,思維點(diǎn)撥根據(jù)光路圖得到兩種光的折射率大小關(guān)系,根據(jù)光速與折射率關(guān)系 得到兩種光在雨滴中的傳播速度的關(guān)系。根據(jù)折射率分析波長(zhǎng)關(guān)系,根據(jù)sin C= ,得到臨界角的
14、大小,臨界角小的先發(fā)生全反射。,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,即學(xué)即練 5.(2017北京卷)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,解析,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,6.(多選)(2018遼寧本溪聯(lián)合模擬)如圖所示,O1O2是半圓柱形玻璃體的對(duì)稱面和紙面的交線,A、B是關(guān)于O1O2軸等距且平行的兩束不同單色細(xì)光束,從玻璃體右方射出后的光路如圖所示,MN是垂直于O1O2放置的光屏,沿O1O2方向不斷左右移動(dòng)光屏,可在屏上得到一個(gè)光斑P,根據(jù)該光路圖,下列說法正確的是() A.該玻璃體對(duì)A光的折射率比對(duì)B光的折射率小 B.A光的頻率比B光的頻率高 C.在該玻璃體中,A光比B光的波長(zhǎng)長(zhǎng) D.在真空中,A光的波長(zhǎng)比B光的波長(zhǎng)長(zhǎng) E.A光從空氣進(jìn)入該玻璃體后,其頻率變高,答案,解析,
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