高中物理《光的折射 全反射》复习精品课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第3节 光的折射
全反射
一、光的折射与折射率 1．折射 光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象．
2．折射定律(如图) (1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射 光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的 正弦成 正比 ．
sin θ1 (2)表达式： ＝n12，式中 n12 是比例常数． sin θ2 (3)在光的折射现象中，光路是 可逆 的．
2．几种常见折射模型
类别 项目 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球)
光的折射图
应用
通过平行玻璃砖 通过三棱镜的光 的光线不改变传 线经两次折射后， 播方向，但要发生 出射光线向棱镜 底边偏折 侧移 测定玻璃的折射 全反射棱镜，改变 率 光的传播方向
圆界面的法线是 过圆心的直线， 经 过两次折射后向 圆心偏折 改变光的传播方 向
4．光密介质与光疏介质 (1)光密介质：折射率 较大 (2)光疏介质：折射率 较小 的介质． 的介质．
二、全反射和光的色散现象 1．全反射 (1)条件：①光从 光密 介质射入 光疏 介质． ②入射角 ≥ 临界角．
(2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光．
1 (3)临界角：折射角等于 90° 时的入射角，用 C 表示，sin C＝ n .
4．一厚度为 h 的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径 为 r 的圆形发光面．在玻璃板上表面放置一半径为 R 的圆纸片， 圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能 完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)， 求平板玻璃的 折射率．
解析：根据全反射定律，圆形发光面边缘发出的光线射到玻 1 璃板上表面时入射角为临界角(如图所示)设为 θ，且 sin θ＝n.
3．光路的可逆性 在光的折射现象中，光路是可逆的．如果让光线逆着原来的 折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射．
1．(多选)如图所示，真空中有一个半径为 R、质量分布均匀 的玻璃球，频率为 f 的激光束在真空中沿直线 BC 传播，于 C 点 经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的 D 点又经折射进入真空 中．已知∠COD＝120° ，玻璃球对该激光束的折射率为 3，则下 列说法中正确的是(设 c 为真空中的光速)( )
L 根据几何关系得：sin θ＝ 2 h ＋L2 而 L＝R－r，联立以上各式，解得 n＝
答案：
h 2 1＋ R－r
h 1＋R－r2.
考点一 1．对折射率的理解
光的折射率和折射定律
(1)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领， 也反映了光在介质 c 中传播速度的大小 v＝n. (2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关．同一种 介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小． (3)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同．
2．(多选)若某一介质的折射率较大，那么( A．光由空气射入该介质时折射角较大 B．光由空气射入该介质时折射角较小 C．光在该介质中的速度较大 D．光在该介质中的速度较小
)
sin θ1 1 解析：选 BD.由 ＝n，且 n＞1，可得 sin θ2＝nsin θ1，A sin θ2 c 1 错误，B 正确；又因为 n＝v，得 v＝nc，C 错误、D 正确．
A．激光束的入射角 α＝60° B． 改变入射角 α 的大小， 激光束可能在玻璃球的内表面发生 全反射 C．激光束在射入玻璃球后，光的频率变小 3c D．此激光束在玻璃中的波长为 λ＝ 3f E．从 C 点射入玻璃球的激光束，在玻璃球中不经反射传播 2 3R 的最长时间为 c
解析：选 ADE.由几何知识得到激光束在 C 点的折射角 r＝ sin α 3 30° ，由 n＝ 得，sin α＝nsin r＝ ， 得 α＝60° ， 故 A 正确．激 sin r 2 光束从 C 点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角 α，在 D 点的入 射角等于 C 点的折射角，根据光路可逆性原理得知，光束不可能 在 D 点发生全反射，一定能从 D 点折射出玻璃球，故 B 错误．
3． (多选)如右图所示， 一束光从空气中射向折射率为 n＝ 2的 某种玻璃的表面，θ1 表示入射角，则下列说法中正确的是( )
百度文库
A．当 θ1＞45° 时会发生全反射现象 B．只有当 θ1＝90° 时才会发生全反射 C．无论入射角 θ1 是多大，折射角 θ2 都不会超过 45° D．欲使折射角 θ2＝30° ，应以 θ1＝45° 的角度入射 E． 当入射角 θ1＝arctan 2时， 反射光线和折射光线恰好互相 垂直
3．折射率 (1)定义： 光从真空射入某种介质发生折射时， 入射角 弦与 折射角 的正弦的比值． (2)物理意义：折射率仅反映介质的 光学 特性，折射率大， 说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小． 的正
sin θ1 (3)定义式：n＝ .不能说 n 与 sin θ1 成正比、与 sin θ2 成 sin θ2 反比．折射率由介质本身的光学性质和光的 频率 决定． c (4)计算公式： n＝v， 因 v＜c， 故任何介质的折射率总大于 (填 “大于”或“小于”)1.
解析：选 CDE.发生全反射现象的条件是：光从光密介质射向 光疏介质，且入射角大于临界角，所以，选项 A、B 均错误；由 sin θ1 折射率 n＝ ＝ 2可知，当入射角最大为 90° 时，折射角 θ2＝ sin θ2 sin θ1 45° ，所以 C 正确；由折射率 n＝ 可知，选项 D、E 均正确． sin θ2
(4)应用：①全反射棱镜． ②光导纤维，如图．
2．光的色散 (1)色散现象 白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱， 如图．
(2)成因 由于 n 红＜n 紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光 和紫光的折射角不同，就是说紫光偏折得更明显些，当它们射到 另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光偏折角最小．
[自我诊断] 1．判断正误 (1)光的传播方向发生改变的现象叫光的折射．( × ) (2)折射率跟折射角的正弦成正比．( × ) (3)入射角足够大，也不一定能发生全反射．( √ ) (4)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定增大．(× ) (5)已知介质对某单色光的临界角为 C，则该介质的折射率等 1 于 .( ) sin C √ (6)密度大的介质一定是光密介质．( × )
全反射
一、光的折射与折射率 1．折射 光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象．
2．折射定律(如图) (1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射 光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的 正弦成 正比 ．
sin θ1 (2)表达式： ＝n12，式中 n12 是比例常数． sin θ2 (3)在光的折射现象中，光路是 可逆 的．
2．几种常见折射模型
类别 项目 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球)
光的折射图
应用
通过平行玻璃砖 通过三棱镜的光 的光线不改变传 线经两次折射后， 播方向，但要发生 出射光线向棱镜 底边偏折 侧移 测定玻璃的折射 全反射棱镜，改变 率 光的传播方向
圆界面的法线是 过圆心的直线， 经 过两次折射后向 圆心偏折 改变光的传播方 向
4．光密介质与光疏介质 (1)光密介质：折射率 较大 (2)光疏介质：折射率 较小 的介质． 的介质．
二、全反射和光的色散现象 1．全反射 (1)条件：①光从 光密 介质射入 光疏 介质． ②入射角 ≥ 临界角．
(2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光．
1 (3)临界角：折射角等于 90° 时的入射角，用 C 表示，sin C＝ n .
4．一厚度为 h 的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径 为 r 的圆形发光面．在玻璃板上表面放置一半径为 R 的圆纸片， 圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能 完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)， 求平板玻璃的 折射率．
解析：根据全反射定律，圆形发光面边缘发出的光线射到玻 1 璃板上表面时入射角为临界角(如图所示)设为 θ，且 sin θ＝n.
3．光路的可逆性 在光的折射现象中，光路是可逆的．如果让光线逆着原来的 折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射．
1．(多选)如图所示，真空中有一个半径为 R、质量分布均匀 的玻璃球，频率为 f 的激光束在真空中沿直线 BC 传播，于 C 点 经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的 D 点又经折射进入真空 中．已知∠COD＝120° ，玻璃球对该激光束的折射率为 3，则下 列说法中正确的是(设 c 为真空中的光速)( )
L 根据几何关系得：sin θ＝ 2 h ＋L2 而 L＝R－r，联立以上各式，解得 n＝
答案：
h 2 1＋ R－r
h 1＋R－r2.
考点一 1．对折射率的理解
光的折射率和折射定律
(1)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领， 也反映了光在介质 c 中传播速度的大小 v＝n. (2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关．同一种 介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小． (3)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同．
2．(多选)若某一介质的折射率较大，那么( A．光由空气射入该介质时折射角较大 B．光由空气射入该介质时折射角较小 C．光在该介质中的速度较大 D．光在该介质中的速度较小
)
sin θ1 1 解析：选 BD.由 ＝n，且 n＞1，可得 sin θ2＝nsin θ1，A sin θ2 c 1 错误，B 正确；又因为 n＝v，得 v＝nc，C 错误、D 正确．
A．激光束的入射角 α＝60° B． 改变入射角 α 的大小， 激光束可能在玻璃球的内表面发生 全反射 C．激光束在射入玻璃球后，光的频率变小 3c D．此激光束在玻璃中的波长为 λ＝ 3f E．从 C 点射入玻璃球的激光束，在玻璃球中不经反射传播 2 3R 的最长时间为 c
解析：选 ADE.由几何知识得到激光束在 C 点的折射角 r＝ sin α 3 30° ，由 n＝ 得，sin α＝nsin r＝ ， 得 α＝60° ， 故 A 正确．激 sin r 2 光束从 C 点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角 α，在 D 点的入 射角等于 C 点的折射角，根据光路可逆性原理得知，光束不可能 在 D 点发生全反射，一定能从 D 点折射出玻璃球，故 B 错误．
3． (多选)如右图所示， 一束光从空气中射向折射率为 n＝ 2的 某种玻璃的表面，θ1 表示入射角，则下列说法中正确的是( )
百度文库
A．当 θ1＞45° 时会发生全反射现象 B．只有当 θ1＝90° 时才会发生全反射 C．无论入射角 θ1 是多大，折射角 θ2 都不会超过 45° D．欲使折射角 θ2＝30° ，应以 θ1＝45° 的角度入射 E． 当入射角 θ1＝arctan 2时， 反射光线和折射光线恰好互相 垂直
3．折射率 (1)定义： 光从真空射入某种介质发生折射时， 入射角 弦与 折射角 的正弦的比值． (2)物理意义：折射率仅反映介质的 光学 特性，折射率大， 说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小． 的正
sin θ1 (3)定义式：n＝ .不能说 n 与 sin θ1 成正比、与 sin θ2 成 sin θ2 反比．折射率由介质本身的光学性质和光的 频率 决定． c (4)计算公式： n＝v， 因 v＜c， 故任何介质的折射率总大于 (填 “大于”或“小于”)1.
解析：选 CDE.发生全反射现象的条件是：光从光密介质射向 光疏介质，且入射角大于临界角，所以，选项 A、B 均错误；由 sin θ1 折射率 n＝ ＝ 2可知，当入射角最大为 90° 时，折射角 θ2＝ sin θ2 sin θ1 45° ，所以 C 正确；由折射率 n＝ 可知，选项 D、E 均正确． sin θ2
(4)应用：①全反射棱镜． ②光导纤维，如图．
2．光的色散 (1)色散现象 白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱， 如图．
(2)成因 由于 n 红＜n 紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光 和紫光的折射角不同，就是说紫光偏折得更明显些，当它们射到 另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光偏折角最小．
[自我诊断] 1．判断正误 (1)光的传播方向发生改变的现象叫光的折射．( × ) (2)折射率跟折射角的正弦成正比．( × ) (3)入射角足够大，也不一定能发生全反射．( √ ) (4)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定增大．(× ) (5)已知介质对某单色光的临界角为 C，则该介质的折射率等 1 于 .( ) sin C √ (6)密度大的介质一定是光密介质．( × )