2018版高考物理一輪復(fù)習(xí)第15章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對(duì)論第3講光的折射全反射課件

1、第十五章　機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波　光電磁波與相對(duì)論,選 修 3-4,第3講　光的折射　全反射,知識(shí)梳理自測(cè),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________的現(xiàn)象。,光的折射定律　折射率,改變,2．折射定律(1)內(nèi)容：折射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)、法線(xiàn)處在____________內(nèi)，折射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)分別位于法線(xiàn)的________；入射角的正弦與折射角的正弦________。(2)表達(dá)式：__________＝n12，式

2、中n12是比例常數(shù)。(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是________的。3．折射率(1)定義：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，________的正弦與________的正弦的比值。,同一平面,兩側(cè),成正比,可逆,入射角,折射角,光學(xué),頻率,大于,1．全反射：觀察如圖折射光路，將空格填充。(1)全反射的條件：①光從________介質(zhì)射入________介質(zhì)。②入射角_____________臨界角。(2)全反射現(xiàn)象：折射光

3、完全消失，只剩下________。,全反射　光的色散,光密,光疏,大于或等于,反射光,折射角,2．光的色散：(1)色散現(xiàn)象：白光通過(guò)三棱鏡會(huì)形成___________七種色光組成的彩色光譜。(2)成因：由于n紅<n紫，所以以相同的入射角射到棱鏡界面時(shí)，紅光和紫光的折射角________，紫光折射得更明顯些，當(dāng)它們射出另一個(gè)界面時(shí)，紫光的折射角________，紅光的偏折角________。,由紅到紫,不同,最大,最小,

4、思維辨析：(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)×　光從空氣中射入水中，它的傳播速度一定減小。　(4)√,CD,[解析]　介質(zhì)的折射率是一個(gè)反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，由介

5、質(zhì)本身和光的頻率共同決定，與入射角、折射角無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)A、B均錯(cuò)；由于真空中的光速是一個(gè)定值，故n與v成反比是正確的，選項(xiàng)C正確；由于v＝λf，當(dāng)f一定時(shí)，v與λ成正比，又n與v成反比，故n與λ也成反比，選項(xiàng)D正確。,,BD,A,,[解析]　光從玻璃磚射向空氣時(shí)，如果入射角大于臨界角，則發(fā)生全反射；如果入射角小于臨界角，則在界面處既有反射光線(xiàn)，又有折射光線(xiàn)，但折射角應(yīng)大于入射角，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。當(dāng)光從空氣射入玻璃磚時(shí)，在界面處既

6、有反射光線(xiàn)，又有折射光線(xiàn)，且入射角大于折射角，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤。,D,[解析]　光從水里射入空氣發(fā)生折射，入射角相同時(shí)，折射率越大，折射角越大，從水面上看光源越淺，紅燈發(fā)出的紅光的折射率最小，看起來(lái)最深；設(shè)光源的深度為d，光的臨界角為C，則光能夠照亮的水面面積大小為S＝π(dtanC)2，可見(jiàn)，臨界角越大，照亮的面積越大，各種色光中，紅光的折射率最小，臨界角最大，所以紅燈照亮的水面面積較大，選項(xiàng)D正確。,核心考點(diǎn)突破,折射定律的理解與應(yīng)用

7、,(2)本質(zhì)理解。①折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無(wú)關(guān)。②折射率與介質(zhì)的密度沒(méi)有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)，光疏介質(zhì)不是指密度小的介質(zhì)。(3)特性理解。①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。②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。,2．平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制：,解題探究：(1)如何確定玻璃體內(nèi)的折射光線(xiàn)和

8、反射光線(xiàn)？(2)如何確定玻璃體的折射率？(3)如何求光在玻璃球內(nèi)的傳播時(shí)間？,,〔類(lèi)題演練 1 〕,B,[解析]　由圖可知，在入射角相同的情況下，光線(xiàn)a的偏折程度小于光線(xiàn)b的偏折程度，因此玻璃對(duì)光線(xiàn)a的折射率小于對(duì)光線(xiàn)b的折射率，故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；由于折射率越大的光頻率越高，因此光線(xiàn)a的頻率小于光線(xiàn)b的頻率，由c＝λf可知光線(xiàn)a的波長(zhǎng)大于光線(xiàn)b的波長(zhǎng)，因此選項(xiàng)B正確。,1．全反射的理解(1)如果光線(xiàn)從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，則無(wú)論入

9、射角多大，都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。(2)光的全反射現(xiàn)象遵循光的反射定律，光路是可逆的。(3)當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，往往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射。當(dāng)折射角等于90°時(shí)，實(shí)際上就已經(jīng)沒(méi)有折射光了。,光的折射、全反射的綜合應(yīng)用,(4)全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解：當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，在入射角逐漸增大的過(guò)程中，反射光的能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等于臨界

10、角時(shí)，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，這時(shí)就發(fā)生了全反射。2．全反射的有關(guān)現(xiàn)象及應(yīng)用(1)海水浪花呈白色、玻璃(水)中氣泡看起來(lái)特別亮、沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起來(lái)“水淋淋”的、海市蜃樓、鉆石的奪目光彩、水下燈照不到整個(gè)水面、全反射棱鏡等。,(2)光導(dǎo)纖維：①結(jié)構(gòu)：簡(jiǎn)稱(chēng)光纖，是一種透明的玻璃纖維絲，直徑在幾微米到一百微米之間，由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率，即內(nèi)芯是光密介質(zhì)，外套是光疏介質(zhì)。②原理：光在光纖的內(nèi)芯

11、中傳播，每次射到內(nèi)、外層的界面上時(shí)，都要求入射角大于臨界角，從而發(fā)生全反射。,答案：(1)在上表面不會(huì)發(fā)生全反射　(2)入射角大于臨界角,名師歸納：解答全反射類(lèi)問(wèn)題的技巧(1)解答全反射類(lèi)問(wèn)題時(shí)，要抓住發(fā)生全反射的兩個(gè)條件。①光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；②入射角大于或等于臨界角。(2)利用好光路圖中的臨界光線(xiàn)，準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵，且在作光路圖時(shí)盡量與實(shí)際相符。,〔類(lèi)題演練 2 〕,實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃的

12、折射率,(2)注意事項(xiàng)①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O、P3與O′之間距離要稍大一些。②入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)。太大時(shí)反射光較強(qiáng)，出射光較弱；太小時(shí)入射角、折射角測(cè)量的相對(duì)誤差較大。③操作時(shí)，手不能觸摸玻璃磚的光學(xué)面，更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫(huà)界線(xiàn)。④實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變。,2．?dāng)?shù)據(jù)處理的三種方法(1)

13、單位圓法：以入射點(diǎn)O為圓心，以一定長(zhǎng)度R為半徑畫(huà)圓，交入射光線(xiàn)OA于E點(diǎn)，交折射光線(xiàn)OO′于E′點(diǎn)，過(guò)E作NN′的垂線(xiàn)EH，過(guò)E′作NN′的垂線(xiàn)E′H′，如圖所示。,解題探究：(1)如何確定兩次折射的法線(xiàn)？(2)怎樣確定折射光線(xiàn)？(3)如何求圓形玻璃磚的折射率？答案：(1)連接P1P2交圓于A點(diǎn)，連接OA，則OA所在的直線(xiàn)即為第一次折射的法線(xiàn)；連接P3P4交圓于B點(diǎn)，連接OB，則OB所在的直線(xiàn)即為第二次折射的法線(xiàn)。(2)連接AB