2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 第十四單元 課時(shí)3 光的折射 全反射課件 新人教版.ppt

第十四單元 選修3 4 課時(shí)3光的折射全反射 磨劍 課前自學(xué) 悟劍 課堂精講 必備知識(shí) 1 光的折射定律折射率 1 光的折射定律 折射光線(xiàn)與入射光線(xiàn) 法線(xiàn)處在同一平面內(nèi) 折射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)分別位于法線(xiàn)的兩側(cè) 入射角的正弦與折射角的正弦成正比 2 光的折射規(guī)律與光的反射規(guī)律的區(qū)別 光的傳播規(guī)律中 入射光線(xiàn)和反射光線(xiàn)在界面的同側(cè) 光的傳播速度不變 光的折射規(guī)律中 入射光線(xiàn)和反射光線(xiàn)分別在介質(zhì)分界面的兩側(cè) 光的傳播速度發(fā)生改變 3 注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)時(shí) 應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上 且P1和P2之間 P3和P4之間 P2與O1 P3與O2之間的距離要稍大一些 入射角 1不宜太大 接近90 也不宜太小 接近0 太大 反射光較強(qiáng) 出射光較弱 太小 入射角 折射角測(cè)量的相對(duì)誤差較大 操作時(shí) 手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面 更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫(huà)界線(xiàn) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中 玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變 玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的 宜在5cm以上 若寬度太小 則測(cè)量誤差較大 溫馨提示 1 入射光線(xiàn) 出射光線(xiàn)確定的準(zhǔn)確性造成誤差 故入射側(cè) 出射側(cè)所插兩枚大頭針間距應(yīng)大一些 2 入射角和折射角的測(cè)量造成誤差 故入射角應(yīng)適當(dāng)大些 以減小測(cè)量的相對(duì)誤差 A 基礎(chǔ)過(guò)關(guān) A 30 B 45 C 60 D 75 B 2 2018福建南平階段檢測(cè) 如圖所示為一橫截面為直角三角形的三棱鏡 B 90 C 30 一束與AB邊成 30 角的光線(xiàn)射向AB面 在棱鏡中經(jīng)過(guò)BC邊一次反射后從AC邊射出 出射光線(xiàn)的折射角為60 則這種材料的折射率為 A 3 2018陜西榆林單元檢測(cè) 光導(dǎo)纖維由 內(nèi)芯 和 包層 兩個(gè)同心圓柱體組成 其中心部分是內(nèi)芯 內(nèi)芯以外的部分為包層 光從一端進(jìn)入 從另一端射出 下列說(shuō)法正確的是 A 內(nèi)芯的折射率大于包層的折射率B 內(nèi)芯的折射率小于包層的折射率C 不同頻率的可見(jiàn)光從同一根光導(dǎo)纖維的一端傳輸?shù)搅硪欢怂玫臅r(shí)間相同D 若紫光以如圖所示的角度入射時(shí) 恰能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射 則改用紅光以同樣角度入射時(shí) 也能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反 D 4 2018寧夏銀川階段考試 公園里燈光噴泉的水池中有處于同一深度的若干彩燈 在晚上觀察不同顏色彩燈的深度和水面上被照亮的面積 下列說(shuō)法正確的是 A 紅燈看起來(lái)較淺 紅燈照亮的水面面積較小B 紅燈看起來(lái)較深 紅燈照亮的水面面積較小C 紅燈看起來(lái)較淺 紅燈照亮的水面面積較大D 紅燈看起來(lái)較深 紅燈照亮的水面面積較大 B大 5 2018山西臨汾10月模擬 某實(shí)驗(yàn)小組做用插針?lè)y(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn) 1 在如圖所示的實(shí)驗(yàn)中 以下各說(shuō)法中正確的是 A P1 P2及P3 P4之間的距離取得小些 可以提高準(zhǔn)確度B 入射角 1適當(dāng)大些可以提高準(zhǔn)確度C 入射角太大 折射光線(xiàn)會(huì)在玻璃磚的內(nèi)表面發(fā)生全反射 使實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行D P1 P2的間距和入射角的大小均與實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度無(wú)關(guān) 2 如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇 為了減小誤差 應(yīng)選用寬度 選填 大 或 小 的玻璃磚來(lái)測(cè)量 1 2018全國(guó)卷 34 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(xiàn)在D點(diǎn)射出時(shí)的折射角 選填 小于 等于 或 大于 60 大于 2 2018全國(guó)卷 34 如圖甲所示 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)經(jīng)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 1 如圖乙所示 光線(xiàn)在BC面上折射 由折射定律有 一折射定律和折射率的理解及應(yīng)用 例1 A 如圖甲所示 一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上 經(jīng)AB和AC兩個(gè)面折射后從AC面進(jìn)入空氣 當(dāng)出射角i 和入射角i相等時(shí) 出射光線(xiàn)相對(duì)于入射光線(xiàn)偏轉(zhuǎn)的角度為 已知棱鏡頂角為 則棱鏡對(duì)該色光的折射率的表達(dá)式為 甲 乙 解決光的折射問(wèn)題的一般方法 1 根據(jù)題意畫(huà)出光路或者根據(jù)已知光路確定入射角和折射角 2 利用折射定律建立方程進(jìn)行求解 規(guī)律小結(jié) 變式1 多選 如圖所示 O1O2是半圓柱形玻璃體的對(duì)稱(chēng)面和紙面的交線(xiàn) 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圖如圖所示 MN是垂直于O1O2放置的光屏 沿O1O2方向不斷左右移動(dòng)光屏 可在光屏上得到一個(gè)光斑P 根據(jù)該光路圖 下列說(shuō)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光的速度大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 ACD 二全反射現(xiàn)象的理解和綜合分析 3 解答全反射類(lèi)問(wèn)題的技巧 1 根據(jù)題意畫(huà)出光的折射或恰好發(fā)生全反射的光路圖 2 作圖時(shí)找出具有代表性的光線(xiàn) 如符合邊界條件的臨界光線(xiàn)等 3 利用平面幾何知識(shí)分析線(xiàn) 角關(guān)系 找出入射角 折射角或臨界角 注意入射角 折射角均是光線(xiàn)與法線(xiàn)間的夾角 4 以剛好發(fā)生全反射的光線(xiàn)為比較對(duì)象 來(lái)判斷光線(xiàn)是否發(fā)生全反射 從而畫(huà)出其他光線(xiàn)的光路圖 溫馨提示 識(shí)記全反射棱鏡的三條特殊光路 截面為等腰直角三角形的棱鏡 叫全反射棱鏡 1 垂直于腰的入射光線(xiàn)出射方向改變90 2 垂直于底的入射光線(xiàn)出射方向改變180 3 平行于底的入射光線(xiàn)在底邊發(fā)生全反射 且從另一腰出射時(shí)的方向與入射方向平行 也有可能與入射光線(xiàn)的傳播方向重合 例2 半徑為R 介質(zhì)折射率為n的透明圓柱體 過(guò)其軸線(xiàn)OO 的截面如圖甲所示 位于截面所在平面內(nèi)的一細(xì)束光線(xiàn) 以角i0由O點(diǎn)入射 折射光線(xiàn)由上邊界的A點(diǎn)射出 當(dāng)光線(xiàn)在O點(diǎn)的入射角減小至某一值時(shí) 折射光線(xiàn)在上邊界的B點(diǎn)恰好發(fā)生全反射 求A B兩點(diǎn)間的距離 甲 乙 規(guī)律小結(jié) 變式2 Morpho蝴蝶的翅膀在陽(yáng)光的照射下呈現(xiàn)閃亮耀眼的藍(lán)色光芒 這是因?yàn)楣庹丈涞匠岚虻镊[片上發(fā)生了干涉 電子顯微鏡下鱗片結(jié)構(gòu)的示意圖如圖所示 一束光以入射角i從a點(diǎn)入射 經(jīng)過(guò)折射和反射后從b點(diǎn)出射 設(shè)鱗片的折射率為n 厚度為d 兩片之間空氣層厚度為h 取光在空氣中的速度為c 求光從a到b所需的時(shí)間t 三光的色散 1 平行玻璃磚 三棱鏡和圓柱體 球 對(duì)光路的控制 特別提醒 不同顏色的光的頻率不同 在同一種介質(zhì)中的折射率 光速也不同 發(fā)生全反射現(xiàn)象的臨界角也不同 2 光的色散及成因含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象稱(chēng)為光的色散 含有多種顏色的光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì) 由于介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同 各種色光的偏折程度不同 所以產(chǎn)生光的色散 3 光的色散問(wèn)題的分析思路 4 白光通過(guò)三棱鏡的色散如圖所示 白光入射到三棱鏡的一個(gè)界面上 經(jīng)棱鏡兩次折射后會(huì)在光屏上形成彩色光帶 光帶的最上側(cè)為紅色 最下側(cè)為紫色 從上到下依次是紅 橙 黃 綠 青 藍(lán) 紫 白光的色散表明 1 白光是復(fù)色光 是由紅 橙 黃 綠 青 藍(lán) 紫七種單色光組成的 2 同一介質(zhì)對(duì)七種單色光的折射率不同 其中紅光最小 紫光最大 5 各種色光的比較 例3 一束由紅 藍(lán)兩單色光組成的光以入射角 由空氣射到半圓形玻璃磚表面的A處 AB是半圓的直徑 進(jìn)入玻璃后分為兩束 分別為AC AD 它們從A到C和從A到D的時(shí)間分別為t1和t2 則 A AC是藍(lán)光 t1小于t2B AC是紅光 t1小于t2C AC是藍(lán)光 t1等于t2D AC是紅光 t1大于t2 C 變式3 四準(zhǔn)確理解加速度的矢量性 1 驗(yàn)原理與操作 單位圓法 如圖所示 例4 某同學(xué)為了測(cè)量截面為正三角形的玻璃三棱鏡的折射率 先在白紙上放好三棱鏡 在棱鏡的左側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2 然后在棱鏡的右側(cè)觀察到P1和P2的像 當(dāng)P1的像恰好被P2的像擋住時(shí) 插上大頭針P3和P4 使P3擋住P1 P2的像 P4也擋住P1 P2的像 在紙上標(biāo)出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖甲所示 甲 1 在圖上畫(huà)出對(duì)應(yīng)的光路 2 為了測(cè)出三棱鏡玻璃材料的折射率 若以AB為分界面 需要測(cè)量的量是 在圖上標(biāo)出它們 3 三棱鏡玻璃材料的折射率的計(jì)算公式是n 4 若在描繪三棱鏡輪廓的過(guò)程中 放置三棱鏡的位置發(fā)生了微小的平移 移至圖中的虛線(xiàn)位置 底邊仍重合 若仍以AB為分界面 則三棱鏡玻璃材料折射率的測(cè)量值真實(shí)值 選填 大于 小于 或 等于 入射角 1 折射角 2 大于 1 光路圖如圖乙所示 乙 變式4 多選 圖甲為某同學(xué)利用半圓形玻璃磚測(cè)定玻璃折射率n的裝置示意圖 AO DO分別表示某次測(cè)量時(shí) 光線(xiàn)在空氣和玻璃中的傳播路徑 在正確操作后 他利用測(cè)出的數(shù)據(jù)作出了圖乙所示的折射角正弦值 sinr 與入射角正弦值 sini 的關(guān)系圖象 則下列說(shuō)法正確的是 BDE