2012届高三物理复习课件第12章第1讲_光的折射_全反射

的光屏．若一束宽度与AB
边长度相等的平行光从AB
边垂直射入玻璃砖
图12-1-4
则（BD ）
A．从BC边折射出宽度与BC边长度相等的平行光
B．屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度
C．屏上有一亮区，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ宽度等于AC边的长度
D．当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮
区先逐渐变小然后逐渐变大
解析：本题考查光的折射和全反射．宽为AB的平 行光进入到玻璃中直接射到BC 面，入射角为45 1 临界角C＝arcsin ，所以在BC 面上发生全反射仍 1.5 然以宽度大小为AB长度的竖直向下的平行光射到 AC圆弧面上．根据几何关系可得到在屏上的亮区 宽度小于AB的长度，BD正确．
从BCD面射出
C．从AB面中间附近射入的光线经一次反射和折射后
能从BCD面射出
D．若光线只从AD面垂直射入，则一定没有光线从
BCD面射出
1 1 1 解析：因为 sin C＝ , 所以光从介质射向 n 1.6 2 空气的临界角C＜45，从AB面射入的所有光线在AD 面发生全反射．到达BCD面上，但只有射到BCD中 间附近的光线因入射角小于临界角而从BCD面射出． 而射到BCD面两侧的光线因入射角大于临界角再次 发生全反射，A、B错，C 正确．若光线只从AD面垂 直入射，射到AB面上在AB面上发生全反射，照到 BCD面上，有的光线入射角小于临界角，从BCD面 上射出，直接射到BCD面上的有的入射角也小于临 界角而从BCD面上射出，所以D错误．
4．光密介质和光疏介质：两种介质相比较， 折射率小的介质叫做光疏介质；折射率大的介 质叫做光密介质.光密介质和光疏介质是相对 的．
5．全反射：光从光密介质射入光疏介质，在入射 角增大到某一角度时，折射角达到90°，折射光线 完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反 射．
临界角C：临界角C 是折射角等于90时的入射角， 1 某种介质的临界角由 sin C＝ 计算． c 全反射的条件：光由光密介质射向光疏介质； 入射角大于或等于临界角C.
题、填空题的练习，提高自己的作图能力和空间 想象能力及发散思维，并能与生活实践如彩虹、
海市蜃楼和科技前沿联系起来，注重物理学史及
物理思想的培养．
1．光的传播：光的直线传播是一个近似的规 律．当在同一种均匀介质中传播时，光是沿直线 传播的． 2．光的折射：折射定律：折射光线跟入射光线和 法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位 于法线的两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成 正比．
生活中的折射现象实例．①在水面上看水 里的物体，位置变浅；②在水里看水面上的 物体，位置变高；③早晨日出时，看到的太
阳实际还在地平线以下；④在地面看到的星
星位置比实际位置要高． 在光的折射现象中光路是可逆的．
3．折射率：光从真空射入某种介质发生折射 时，入射角θ1 的正弦跟折射角θ2 的正弦之比n， 叫做这种介质的折射率．
和光路图，在各省考题中，光在棱镜中的光路的折
射角的考查较多，考题的特点是：必须利用几何知
识与方程求解，题型是选择题、实验题居多．近几
年物理光学高考考查的重点是：以对光的几个典型 实验为重点，重点要弄清楚光的干涉及衍射的条件
及现象，不同色光的干涉、衍射现象的区别和联
系．
复习时就以基本规律、基本概念为主，侧重选择
变式训练2、某同学用如下方法测玻璃的折射率：
先将平行玻璃砖固定在水平桌面的白纸上，画出
两侧界面MN、PQ(MNPQ面平行于桌面)，在玻璃 砖的一侧用激光照射，在光源同侧且与MN平行的
光屏上得到两光点A、B，两光线位置如图12- 3 1所示．测得入射光线与界面的夹角α＝30°，光屏 上两光点之间的距离L＝3.0cm，玻璃砖的厚度h＝ 2.0cm，求玻璃砖的折射率．
折射率与光传播速度的关系：某种介质的折射率， 等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的 c 传播速度v之比，即：n . v
sin 1 c 对n 的讨论：当1 0时， 2＝0，光线垂直进入； cos 2 v 当光线由空气射入介质，入射角大于折射角，当光线 由介质射入空气，入射角小于折射角；因为c v， 所以n 1 ，任何介质的折射率都大于1.
6．光导纤维：
光导纤维对光有传导作用，实际用的光导纤维是 非常细的特制玻璃丝，直径只有几 m到100 m左右， 而且是由内芯和外套两层组成的，光线在内芯外套 的界面上发生全反射，如果把光导纤维聚集成束， 使其两端纤维排列的相对位置相同，这样的纤维就 可以传递图像．
7．用折射规律解释蜃景的成因和规律：

二、光的折射
例2、一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平 板玻璃砖的上表面以入射角θ射入，穿过玻璃砖自 下表面射出．已知该玻璃砖对红光的折射率为1.5， 设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2， 则在θ由0°逐渐增大到90°的过程中 ( B )
At1始终大于t2 . C.t1先大于后小于t2
物理光学则以对光的本性的认识为线索，介绍了近 代物理光学的一些初步理论，以及建立这些理论的 实验基础和一些重要的物理现象．如光的波动说，
包括干涉现象(双缝干涉，薄膜干涉)，衍射现象(单
缝衍射、泊松亮斑)；光的波动性的不少实验现象， 只是从理论上作了初步的解释，或者就是从实验现 象观察的结果，没有严格的推导．
考点 光的折射定律 折射率
要求 Ⅱ Ⅰ
说明
全反射、光导纤维
Ⅰ
光的干涉、衍射和偏振现象
Ⅰ
本章高考内容分为几何光学和物理光学两部
分．几何光学研究光的传播规律．光的反射定律、 光的折射定律是光传播的基本规律，棱镜、色散、
偏移等光现象是这些基本规律的应用，高考试题
多是从分析、确定像的位置、性质、光线的传播 方向、观察像或物的范围等方面，通过作光路图、 计算等方式来考查学生对基本规律的理解和掌 握．
(眼睛对光点的张角很小)．这两条折射光线的延
长线的交点就是由水面看到的光源S的像S′.由图 可见，像的深度变浅了．
AO AO 在AS O中， ＝ tan 在ASO中， r＝ tan h' h tan h 所以 因为是垂直水面向下看， tan r h ' 、r很小，所以 tan sin ， r sin r tan sin r 1 又由折射定律 sin n tan 1 所以有 tan r n h 所以 h＝ n
立虚像；在B处逆着光线看，也可看到经折射形成
的正立虚像. 所以，若人在较高处，看到的蜃景是由折射形成 的正立虚像；若人在较低处，看到的蜃景是由折射 和全反射形成的倒立虚像．
8．视深与物体的位置、液体的折射率的关系
若设水的折射率为n，水池的实际深度为h，垂直
水面往下看，其视深h′可由以下求得： 如图所示，作出两条从水底光源S发出的光线的 光路图，一条垂直射出水面，一条入射角很小
图12-1-3
解析：光路图如图所示，可知OO′与AB的长度相等
sin ＝
L 2 L h2 ( )2 2

L 4h L
2 2

3 2 2 5 4 2.0 3.0
3.0
由折射率定义得n＝
sin 90。 sin
1.44
三、全反射现象
例3、一玻璃砖横截面如图12- 4所示，其中ABC为直 1角三角形(AC边未画出)，AB为直角边，∠ABC＝45°； ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点．此玻璃的折射 率为1.5.P为一贴近 玻璃砖放置的、与AB垂直
关于视深有两个常用的结论：①从真空(空气)观 察正下方折射率为n的介质中距界面深度为h0的 h0 物体，其视深h ; ②从折射率为n的介质中，观 n 察正上方距液面高为h0的物点，其视高为h nh0 . ＝
一、光的直线传播及光的反射
例1、某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜， 两平面镜相互平行，物体距离左镜4m，右镜8m， 如图12- 1所示．物体在左镜所成的像中从右向左 1数的第三个像与物体的距离是( B )． A．24m B．32 m C．40m D．48m
夏天，地表的空气密度随高度增加而增大，对光
的折射率也随之增大，从而形成一具有折射率梯度 的空气层，当光线通过此空气层时，将发生偏 转．如图所示，设一束从远处景物A发出的光线射 入空气层．从下层空气进入上层空气的入射角不断
增大，当增大到由某两层空气的折射率决定的临界
角时，就会发生全反射．
人在C处逆着光线看，可看到经全反射形成的倒
B.t1始终小于t2 D.t1先小于后大于t2
解析：设折射角为，玻璃砖的厚度为h，由光的 sin c 折射定律n＝ , 且n＝ , sin v h 在玻璃砖中的时间为t＝ , v cos n4 联立解得t 2 2 n sin 2 红光频率较小， 为零时，t1＜t2， 为90时，趋近 渐近线，初步判定该函数为单调函数，通过代入 为其他特殊值，仍然有t1＜t2，故B对.
变式训练3、如图12- 5所示，ABCD为同种材料构 1-
成的柱形透明体的横截面，其中ABD部分为等腰直
角三角形，BCD部分为半圆形，一束单色平行光从 真空垂直射到AB或AD面，
材料的折射率n＝1.6，下
列说法中正确的是( )
A．从AB面中点射入的光线不一定从圆弧的中点射出
B．从AB面射入的所有光线经一次反射和折射后都能
例如干涉条纹的间距与光波波长的关系，公式 推导课本上已删掉，但仍有这方面的内容，这 就要求我们在复习这部分知识时，必须重视有
关实验．另一重要方面是要注意这些知识的实
际应用，如增透膜、劈尖干涉等．这些应用可 以结合实例来考查基本知识，是应用型题、能 力型题的出题点．
近几年几何光学高考考查的重点是：折射角的计算
图12- 1 1-
解析：本题考查平面镜成像．从右向左在左镜中 的第一个像是物体的像距离物体8m，第二个像是 物体在右镜所成像的像，第三个像是第一个像在 右镜中的像在左镜中的像，距离物体为32m.
变式训练1、 1923年美国物理学家迈克耳逊用旋转 棱镜法较准确地测出了光速，其过程大致如下：选 择两个距离已经精确测量过的山峰(距离为L)，在 第一个山峰上装一个强光源S，由它发出的光经过 狭缝射在八面镜A的镜面1上，被反射到放在第二 个山峰的凹面镜B上，再由凹面镜B反射回第一个 山峰．如果八面镜静止不动，反射回来的光就在八 面镜的另外一个面3上再次反射，经过望远镜，进 入观测者的眼中(如图12- 2所示)． 1-
如果八面镜在电动机带动下从静止开始由慢到快 转动，当八面镜的转速为ω时，就可以在望远镜 里重新看到光源的像，那么光速等于( A ) A. 8L


B. 4L

C.
16L
D.
32L

图12-1-2
解析：由题意可知，当光线又到达八面镜时，镜 2 8 2 L , 则光速 面2恰好转到图示镜面3位置，有 c 8L c , 答案为A.