2012版高三物理一轮复习课件：14.2光的折射 全反射 色散(大纲版)

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A.红光
C.白光
B.紫光
D.无法判断
[解析] 如图所示,光从光密介质射入光疏介质的界面上时,若 入射角大于或等于全反射临界角C,则发生全反射,小于临界 角则发生折射.
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根据sinC=
1 及n红<n紫,有C红>C紫,而白光逆时针转动以后 n 在玻璃中各入射角大于临界角变到小于各自临界角时,红
2.如图所示,一束光线从折射率为1.5的玻璃射向空气,在界面 上的入射角为45°,下面四个光路中正确的是( )
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1 2 解析 : 因为n 1.5, 所以临界角 arcsin arcsin arcsin n 3 2 所以 45 , 故发生全反射, 选项A正确. 2
第二课时 光的折射 全反射 色散
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第一关:基础关 展望高考
基础知识
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一､
光的折射
知识讲解 (1)折射现象:光传播到两种介质的分界面上,一部分光进入另 一种介质中,并且改变了原来的传播方向,这种现象叫做光 的折射.
如图所示,AO为入射光线,O为入射点,OB为反射光线,OC为折
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[解析] 平行的单色光束a、b射到水面上,入射角i相同,由n=
sini , α>β,所以na<nb,故A错误;由 sinr
于同一介质中,频率高的色光传播速度小,所以光束a的频率较 光束b的频率小,故C错误;若光束从水中射向空气,由sinC= , 1 光束a的临界角较光束b的临界角大,故D正确.
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(3)折射率 ①定义:把光从真空射入某种介质发生折射时,入射角的正弦
与折射角的正弦之比,叫做这种介质的绝对折射率,简称折射
率. ②定义式:
sin1 n , sin 2
式中n是折射率.
说明:①折射率与光速的关系:某种介质的折射率,等于光在真
为c>v,所以n>1.任何介质的折射率都大于1.
答案:C
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3.在完全透明的水下某处,放一点光源,在水面上可见到一个圆
形光平面,若透光圆面的半径匀速增大,则光源正( A.加速上升 C.匀速上升 B.加速下沉 D.匀速下降 )
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解析:如图所示,点光源S发出的光能照亮以OA为半径的圆面,
照到A点右侧时要发生全反射,没有光线射出水面,则半径 r=htanC,如图r均匀增大,则深度h也均匀增加. 答案:D
为O,另一条光线的入射点为A,穿过透镜后两条光线相交于P
点.已知透镜截面的圆半径为R, OA R , OP 3R. 求透镜材料 2 的折射率.
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解析 :由题意作出光路图OB为法线,由数学知识知BOP 3 30, 过B点向OP作垂线, 垂足为C, 则OC R, 所以CP 2 3 (1/ 2) R 3 R, tanBPC , BPC 30, NBP 2 3 ( 3 / 2) R 180 120 60.由光路可逆原理知若光沿PB入射, 则一 sin60 定沿BA折射,由折射定律有n 3. sin30
若入射角i≥C,则发生全反射现象. ②临界角的计算:sinC=
1 . n
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(3)全反射应用
光导纤维简称光纤,是非常细的特制玻璃丝,由内芯和外套两 层组成,内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯和外套 的界面上发生全反射. 光导纤维的应用有光纤通信,医学内窥镜等.
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活学活用
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第二关:技法关 解读高考
解题技法
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一､
折射率问题的求解方法
技法讲解 折射率问题的求解方法 (1)由折射定律 n sini , 其中i为在真空中光线和法线之间的夹 角,r为介质中光线与法线的夹角. (2)光从一种介质进入另一种介质时,介质的折射率和光在该
sinr
介质中的传播速度的乘积是一常数,即n1v1=n2v2=C.
小,红光速度最大.
③同一介质对不同色光的折射率不同,通常情况下频率越高, 在介质中的折射率也越大,所以白光进入某种介质发生折 射时,紫光偏折得最厉害,红光偏折最小.
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④由于色光在介质中传播时光速发生变化,则波长也发生变化.
同一色光在不同介质中,折射率大的光速小,波长短;折射率 小的光速大,波长长.不同色光在同一介质中,频率高的折射 率大,光速小,波长短;频率低的折射率小,光速大,波长长.
[答案] πa2
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三､
光的色散的动态分析
技法讲解 光的色散的动态分析 各色光的顺序､折射率､在同种介质中的比较:
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光的颜色 偏向角 折射率
红橙黄绿蓝靛紫 小→大
小→大 在同种介质中的光 大→小 速v=c/n 在同种介质中的临 大→小 界角
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典例剖析
【例3】 如图所示,白光垂直于正三棱镜AB边进入三棱镜后 射到BC边,并在BC边上发生全反射,若保持白光入射点位 置不变,而将白光在纸所在的平面内缓慢逆时针转动.则最 先从BC边射出的光是( )
答案:A
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三､
光的色散
知识讲解 1.光的色散 把复色光分解为单色光的现象叫光的色散. 白光通过棱镜后,被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种 颜色的光.
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2.对光的色散的理解
①光的颜色由光的频率决定.组成白光的各种单色光中红光频 率最小,紫光频率最大.在不同介质中,光的频率不变. ②不同频率的色光在真空中传播速度相同,为c=3×108 m/s. 但在其他介质中速度各不相同,同一种介质中,紫光速度最
橙 1.514 41.34 °
红 1.513 41.37 °
C.红光最先消失,最后剩下紫光和蓝光 D.红光最先消失,最后剩下紫光
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解析:各种色光均以相同的入射角射向某种介质时,由于介质
对不同色光的折射率不同,所以折射角就不同.介质对它的 折射率越大,在AB界面上折射时的折射角越小,而在AC界 面上对应的入射角越大.当入射角减小时,折射光在AC面上 的入射角增大.当入射角减为零时,所有光线到AC面上时入
射角均为θ=41.30°,结合上表可知:紫､蓝､绿､黄四色光均
在AC面发生全反射,且紫光最先消失,故A选项正确. 答案:A
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5.汽车前灯的玻璃灯罩用有一些横竖条纹的玻璃制成,如图所
示.试说明横竖条纹玻璃的构造及原理.
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答案:汽车前灯装有横竖条纹的玻璃罩相当于一个小棱镜;灯
射光线.
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①入射角:入射光线与法线间的夹角θ1叫做入射角.
②折射角:折射光线与法线间的夹角θ2叫做折射角. (2)折射定律 a.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. b.表达式:
sin1 =n 式中n 是比例常数. 12 12 sin2
式列式计算.
(5)注意利用平面几何知识分析有关的线､角关系.
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典例剖析
【例2】 如图所示,用折射率为n的透明介质做成内外半径分 别为a和b的空心球.当一束平行光射向此球壳,经球壳外､内 表面两次折射,而能进入空心球壳的入射平行光束的横截 面积是多大?
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[解析] 根据对称性可知所求光束的截面应是一个圆面,要求
泡发出的光经反射镜反射后以近似平行光向前射去,通过 灯罩上这些小棱镜折射后分散到需要的各个方向上,使光 柔和地照亮汽车前进的道路､路边的景物及路标和里程碑, 从而确保行车安全.同时可以增加玻璃罩的机械强度,使其
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2.如图所示,a处眼睛看到鱼在水里b处,若从a处射出一束激光
欲射到鱼上,则激光应对着哪一位置射出( )
A.b的下方 C.b处
B.b的上方 D.无法确定
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解析:学生做过类似“a处眼睛看见水里的鱼在b处,若用渔叉
叉鱼,应对着b的下方叉去”的问题,所以该题学生易错选A, 同学们忽视了题设条件不是“渔叉叉鱼”,而是“激光叉 鱼”,渔叉插入水中不会发生偏折,而激光从空气斜射入水 中要发生偏折,所以激光应对着b点射去,才能恰好射到鱼身.
经全反射后从另一端射出所需的最大时间为t,则下列选项
中正确的是(图中所标的φ为全反射的临界角)( )
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n1 L A.n1 n 2 , t n2c n1 L C.n1 n 2 , t n2c
答案:B
n12 L B.n1 n 2 , t n2c n12 L D.n1 n 2 , t n2c
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典例剖析
【例1】 如图所示,a、b两束不同的单色光平行地从空气射 入水中,发生折射,α>β,则下述结论正确的是( )
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A.水对光束a的折射率较大
B.水中光束b的速度较小 C.光束a的频率较大 D.若从水中射向空气,发生全反射光束a的临界角较光束b的临 界角大
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出这个圆的半径关键在于正确作出符合题意的光路图,如 图所示,设入射光线AB为所求光束的临界光线,作出其折射 光线,入射角为i,经球壳外表面折射后折射角为r,折射光线 BE恰好在内表面E点发生全反射,即∠BEO′=C,在△OEB中,
由正弦定理得
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a b b 1 , 又因为sinC , n sini / sinr所 sinr sin(180 C ) sinC n a 以b a / sini,由几何关系得R bsini sini a, 所以所求 sini 平行光束的横截面积S R 2 a 2
答案 : 3
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二､
全反射

知识讲解 1.全反射的概念 当光从光密介质进入光疏介质时,折射角大于入射角.当入射 角增大到某一角度时,折射角等于90°,此时,折射光完全消 失.入射光全部反射到原来的介质中,这种现象叫做全反射.
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2.对全反射现象的理解
(1)全反射条件: ①光线由光密介质射入光疏介质 ②入射角大于临界角
n
c n 得va>vb,故B正确;由 , v
[答案] BD
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二､
光的折射和全反射问题的解题技巧
技法讲解 光的折射和全反射问题的解题技巧 (1)依据已知条件正确画出光路图. (2)正确找出入射角和对应的折射角(或反射角). (3)应用折射定律列式. (4)分析全反射的临界条件,若满足全反射,用全反射临界角公
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4.某棱镜顶角θ=41.30°,一束白光以较大的入射角从棱镜的
一个侧面射入.通过棱镜折射后从另一个侧面射出,在光屏 上形成由红到紫的彩色光带,如图所示,在入射角i逐渐减小 到零的过程中,彩色光带变化的情况是( )
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色光
紫 蓝 绿 黄 1.528 1.519 1.517 折射率 1.532 40.88 41.17 41.23 临界角 40.75 ° ° ° ° A.紫光最先消失,最后剩下红光和橙光 B.紫光最先消失,最后剩下黄光､橙光和红光
光最先小于临界角,因而最先从BC边折射出来,而紫光最后 折射出来.正确答案为A. [答案] A
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第三关:训练关 笑对高考
随堂· 训练
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1.据报道:2008年北京奥运会时,光纤通信网将覆盖所有奥运
场馆,为各项比赛提供安全可靠的通信服务,光纤通信利用 光的全反射将大量信息高速传输.如图所示,一条圆柱形的 光导纤维,长为L,它的玻璃芯的折射率为n1,外层材料的折 射率为n2,光在空气中的传播速度为c,若光从它的一端射入
c n . 空中的传播速度c跟光在这种介质中传播速度v之比,即 因 v
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②折射率n是反映介质光学性质的物理量,它的大小由介质本
身及入射光的频率决定,与入射角、折射角的大小无关. ③在折射现象中光路是可逆的.
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活学活用
1.两束平行的细激光束,垂直于半圆柱透镜的平面射到半圆柱 透镜上,如图所示.已知其中一条沿直线穿过透镜,它的入射点
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(2)临界角
①定义:光从光密介质射向光疏介质时,折射角等于90°时的 入射角,叫做临界角.用字母C表示.临界角是指光由光密介 质射向光疏介质时,发生全反射现象时的最小入射角,是发 生全反射的临界状态.当光由光密介质射入光疏介质时:
若入射角i<C,则不发生全反射,既有反射又有折射现象.