2017高考物理一輪復(fù)習(xí)-機(jī)械振動(dòng)-機(jī)械波-光-電磁波-相對(duì)論簡(jiǎn)介-基礎(chǔ)課時(shí)3-光的折射-全反射課件選修3-4_第1頁(yè)
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1、基礎(chǔ)課時(shí)3 光的折射 全反射,[知識(shí)梳理],知識(shí)點(diǎn)一、光的折射定律 折射率1.折射現(xiàn)象 光從一種介質(zhì)斜射進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向發(fā)生_____的現(xiàn)象,如圖1所示。,圖1,改變,正比,兩側(cè),3.折射率 (1)物理意義:折射率反映介質(zhì)的光學(xué)特性,折射率大,說(shuō)明光從真空射入到該介質(zhì)時(shí)_______,反之偏折小。,(2)定義式:n=______,不能說(shuō)n與sin θ1成正比,與sin θ2成反比。折射率由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的_____

2、決定。,頻率,偏折大,(3)計(jì)算公式:n=___,因v <c,故任何介質(zhì)的折射率總大于1。,知識(shí)點(diǎn)二、全反射 光導(dǎo)纖維1.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(xiàn)將_____,只剩下反射光線(xiàn)的現(xiàn)象?!?2)條件:①光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)。②入射角_________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

3、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。,消失,大于等于,2.光導(dǎo)纖維 光導(dǎo)纖維的原理是利用光的全反射。,知識(shí)點(diǎn)三、實(shí)驗(yàn)十一:測(cè)定玻璃的折射率1.實(shí)驗(yàn)原理:用插針?lè)ㄕ页雠c入射光線(xiàn)AO對(duì)應(yīng)的出射光線(xiàn)O′B,確定出O′點(diǎn),畫(huà)出折射光線(xiàn)OO′,然后測(cè)量出角θ1和θ2,代入公式計(jì)算玻璃的折射率。2.實(shí)驗(yàn)器材:白紙、圖釘、_______、直尺、鉛筆、量角器、平木板、長(zhǎng)方形______。,大頭針,玻璃磚,3.

4、實(shí)驗(yàn)過(guò)程:(1)鋪白紙、畫(huà)線(xiàn)。①如圖2所示,將白紙用圖釘按在平木板上,先在白紙上畫(huà)出一條直線(xiàn)aa′作為_(kāi)____,過(guò)aa′上的一點(diǎn)O畫(huà)出界面的_____MN,并畫(huà)一條線(xiàn)段AO作為入射光線(xiàn)。,圖2,界面,法線(xiàn),②把玻璃磚平放在白紙上,使它的長(zhǎng)邊跟aa′對(duì)齊,畫(huà)出玻璃磚的另一條長(zhǎng)邊bb′。 (2)插針與測(cè)量。?、僭诰€(xiàn)段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2,透過(guò)玻璃磚觀(guān)察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線(xiàn)的方向,直到P1的像被P2__

5、_____,再在觀(guān)察的這一側(cè)依次插兩枚大頭針P3、P4,使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P1、P2的像及P3,記下P3、P4的位置?!、谝迫ゲAТu,連接P3、P4并延長(zhǎng)交bb′于O′,連接OO′即為折射光線(xiàn),入射角θ1=∠AOM,折射角θ2=∠O′ON?!、塾昧拷瞧鳒y(cè)出入射角和折射角,查出它們的正弦值,將數(shù)據(jù)填入表格中。?、芨淖?nèi)肷浣铅?,重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟,列表記錄相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)。4.數(shù)據(jù)處理:計(jì)算每次的折射率n,求出平均值 。,擋

6、住,[思考]下列說(shuō)法是否正確,正確的畫(huà)“√”,錯(cuò)誤的畫(huà)“×”。(1)無(wú)論是折射光路,還是全反射光路都是可逆的。(  )(2)如果光線(xiàn)從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì),則無(wú)論入射角多大,都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。(  )(3)若光從空氣中射入水中,它的傳播速度一定增大。(  )(4)在同一種介質(zhì)中,光的頻率越大,折射率越大。(  )答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)√,[診斷自測(cè)],1.一束單色光經(jīng)空氣射入玻璃,

7、這束光的_______?!.速度變小,波長(zhǎng)變短 B.速度不變,波長(zhǎng)變短  C.頻率增大,波長(zhǎng)變長(zhǎng) D.頻率不變,波長(zhǎng)變長(zhǎng),答案 A,2.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

8、D.若紫光以如圖3所示角度入射時(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)生全反射,圖3,解析 光導(dǎo)纖維是依據(jù)全反射原理工作的,內(nèi)芯的折射率大于包層的折射率,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;不同頻率的可見(jiàn)光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同,從同一根光導(dǎo)纖維的一端傳輸?shù)搅硪欢怂玫臅r(shí)間一般不相同,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若將紫光改用紅光也以同樣角度入射時(shí),由于紅光臨界角大于紫光,所以不能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射,

9、選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案 A,圖4,A.平行于A(yíng)C邊的光線(xiàn)①B.平行于入射光線(xiàn)的光線(xiàn)②C.平行于CB邊的光線(xiàn)③D.平行于A(yíng)B邊的光線(xiàn)④答案 B,4.(2016·北京豐臺(tái)區(qū)高三期末)如圖5所示,MN是空氣與某種液體的分界面,一束紅光由空氣射到分界面,一部分光被反射,一部分光進(jìn)入液體中。當(dāng)入射角是45°時(shí),折射角為30°,則以下說(shuō)法正確的是________。,圖5,答案 C,5. “測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中,

10、在玻璃磚的一側(cè)豎直插兩個(gè)大頭針A、B,在另一側(cè)再豎直插兩個(gè)大頭針C、D。在插入第四個(gè)大頭針D時(shí),應(yīng)使它________。如圖6所示是在白紙上留下的實(shí)驗(yàn)痕跡,其中直線(xiàn)a、a′是描在紙上的玻璃磚的兩個(gè)邊。根據(jù)該圖可算得玻璃的折射率n=________。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),圖6,答案 擋住C及A、B的像 1.8(1.6~1.9),2.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制:,【例1】 [2015·江蘇單科,12B(3

11、)]人造樹(shù)脂是常用的眼鏡鏡片材料。如圖7所示,光線(xiàn)射在一人造樹(shù)脂立方體上,經(jīng)折射后,射在桌面上的P點(diǎn)。已知光線(xiàn)的入射角為30°,OA=5 cm,AB=20 cm,BP=12 cm,求該人造樹(shù)脂材料的折射率n。,圖7,方法提煉解決光的折射問(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。,【變式訓(xùn)練】1.[平行玻璃磚]一束復(fù)色光由空氣斜射向一塊平行平面玻璃磚,經(jīng)折

12、射分成兩束單色光a、b。已知a光的頻率小于b光的頻率,下列光路圖正確的是_______。,解析 兩種單色光射入玻璃磚時(shí)的折射角小于入射角,據(jù)此可排除選項(xiàng)A、B;已知a光的頻率小于b光的頻率,那么a光在玻璃磚中的折射率較小,入射角相同時(shí),折射角較大,選項(xiàng)D正確。答案 D,圖8A.30°    B.45° C.60°    D.75°,答案 A,考點(diǎn)二 光的折射、全反射的綜合應(yīng)用【

13、例2】 [2015·山東理綜,38(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9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。,圖9,解析 光路如圖;,圖10,解析 在O點(diǎn)左側(cè),設(shè)從E點(diǎn)射入的光線(xiàn)進(jìn)入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角θ,則OE區(qū)域的入射光

14、線(xiàn)經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出,如圖,由全反射條件有,考點(diǎn)三 實(shí)驗(yàn)十一:測(cè)定玻璃的折射率【例3】 如圖11所示,某同學(xué)用插針?lè)y(cè)定一半圓形玻璃磚的折射率。在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線(xiàn),并讓入射光線(xiàn)過(guò)圓心O,在玻璃磚(圖中實(shí)線(xiàn)部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3,使P3擋住P1、P2的像,連接OP3,圖中MN為分界線(xiàn),虛線(xiàn)半圓與玻璃磚對(duì)稱(chēng),B、C分別是入射光線(xiàn)、折射光線(xiàn)與圓的交點(diǎn),AB、CD均垂直于法線(xiàn)并分別交法線(xiàn)

15、于A(yíng)、D點(diǎn)。,圖11,(1)設(shè)AB的長(zhǎng)度為l1,AO的長(zhǎng)度為l2,CD的長(zhǎng)度為l3,DO的長(zhǎng)度為l4,為較方便地表示出玻璃磚的折射率,需用刻度尺測(cè)量________,則玻璃磚的折射率可表示為_(kāi)_______。(2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度,由此測(cè)得玻璃磚的折射率將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。,【變式訓(xùn)練】4.如圖12甲所示為光學(xué)實(shí)驗(yàn)用的長(zhǎng)方體玻璃磚,它的________

16、__面不能用手直接接觸。在用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中,兩位同學(xué)繪出的玻璃磚和三個(gè)針孔a、b、c的位置相同,且插在c位置的針正好擋住插在a、b位置的針的像,但最后一個(gè)針孔的位置不同,分別為d、e兩點(diǎn),如圖乙所示。計(jì)算折射率時(shí),用________(填“d”或“e”)點(diǎn)得到的值較小,用________(填“d”或“e”)點(diǎn)得到的值誤差較小。,圖12,答案 光學(xué) d e,1.(2015·福建理綜,13)如圖13,一束光經(jīng)玻璃三棱

17、鏡折射后分為兩束單色光a、b,波長(zhǎng)分別為λa、λb,該玻璃對(duì)單色光a、b的折射率分別為na、nb,則_________。,圖13A.λa<λb,na>nbB.λa>λb,na<nbC.λa<λb,na<nbD.λa>λb,na>nb,解析 由題圖知,三棱鏡對(duì)b光的折射率較大,所以na<nb。又因?yàn)楣獾念l率越大,介質(zhì)對(duì)光的折射率就越大,故b光的頻率大于a光的頻率,又根據(jù)c=λν,所以b光的波長(zhǎng)小于a光的波長(zhǎng),即λa>λb,所以

18、B正確,A、C、D錯(cuò)誤。答案 B,2.(2015·四川理綜,3)直線(xiàn)P1P2過(guò)均勻玻璃球球心O,細(xì)光束a、b平行且關(guān)于P1P2對(duì)稱(chēng),由空氣射入玻璃球的光路如圖14。a、b光相比________。,圖14A.玻璃對(duì)a光的折射率較大B.玻璃對(duì)a光的臨界角較小C.b光在玻璃中的傳播速度較小D.b光在玻璃中的傳播時(shí)間較短,答案 C,3.[2015·重慶理綜,11(1)]虹和霓是太陽(yáng)光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過(guò)一次和兩次反射后

19、出射形成的,可用白光照射玻璃球來(lái)說(shuō)明。兩束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上會(huì)形成MN和PQ兩條彩色光帶,光路如圖15所示。M、N、P、Q點(diǎn)的顏色分別為_(kāi)_____。,圖15A.紫、紅、紅、紫 B.紅、紫、紅、紫C.紅、紫、紫、紅 D.紫、紅、紫、紅,解析 玻璃對(duì)紅光的折射率最小,對(duì)紫光的折射率最大,由折射定律和反射定律可知M點(diǎn)為紫色、N點(diǎn)為紅色,P點(diǎn)為紅色,Q點(diǎn)為紫色,故A項(xiàng)正確。答案 A,4.(2016&

20、#183;安徽“江南十校”聯(lián)考)如圖16所示,兩束細(xì)平行單色光a、b射向置于空氣中橫截面為矩形的玻璃磚的下表面,設(shè)玻璃磚足夠長(zhǎng),若發(fā)現(xiàn)玻璃磚的上表面只有一束光線(xiàn)射出,則下列說(shuō)法中正確的是_______。,圖16A.其中有一束單色光在玻璃磚的上表面發(fā)生了全反射B.在玻璃中單色光a的傳播速率小于單色光b的傳播速率C.單色光a的折射率小于單色光b的折射率D.若單色光a為黃光,則單色光b可能為紅光,答案 C,5.[2014·新

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