《（北京專用）高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十五章 光學(xué) 第1講 光的折射 全反射和色散課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（北京專用）高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十五章 光學(xué) 第1講 光的折射 全反射和色散課件（37頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第1講光的折射全反射和色散知識梳理知識梳理一、光的折射一、光的折射1.折射現(xiàn)象折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。2.折射定律折射定律(1)內(nèi)容:折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi),折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)兩側(cè);入射角的正弦與折射角的正弦成正比正比。(2)表達式:=n12,式中n12是比例常數(shù)。12sinsin3.折射率折射率(1)物理意義:折射率反映介質(zhì)的光學(xué)特性,折射率大,說明光從真空射入該介質(zhì)時偏折大偏折大,反之偏折小。(2)定義式:n=,不能說n與sin1成正比,與sin2成反比。折射率由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的頻率頻率決定。(3)計算公式:n

2、=,因vc,故任何介質(zhì)的折射率總大于1。(4)同一種介質(zhì)對不同的色光的折射率略有不同,對紫光的折射率最大,紅光最小。12sinsincv1.全反射全反射(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,折射光線將消失消失,只剩下反射光線的現(xiàn)象。(2)條件:a.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)。b.入射角大于等于大于等于臨界角。(3)臨界角:折射角等于90時的入射角。若光從光密介質(zhì)(折射率為n)射向真空或空氣時,發(fā)生全反射的臨界角為C,則sinC=。介質(zhì)的折射率越大,發(fā)生全反射的臨界角越小。1n二、全反射二、全反射2.光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維的工作原理是光的全反射。1.光的色散光的色散:白

3、光通過三棱鏡后,出射光束變?yōu)榧t、橙、黃、綠、青、藍、紫七色光的光束。由七色光組成的光帶稱為光譜光譜。這種現(xiàn)象叫光的色散。三、光的色散三、光的色散2.不同色光的比較不同色光的比較顏色紅、橙、黃、綠、青、藍、紫頻率低高同一介質(zhì)的折射率小大同一介質(zhì)中速度大小波長大小同一介質(zhì)的臨界角大小1.一束單色光由空氣射入玻璃,這束光的()A.速度變慢,波長變短B.速度不變,波長變短C.頻率增高,波長變長D.頻率不變,波長變長A答案答案A單色光由空氣射入玻璃時,是由光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì),故其速度會減小,由于光在不同介質(zhì)中傳播時頻率不變,故由v=f可知,其速度減小時,波長變短。2.一束光從某種介質(zhì)射入空氣中時,入射

4、角1=30,折射角2=60,折射光路如圖所示,則下列說法正確的是()A.此介質(zhì)折射率為B.此介質(zhì)折射率為C.相對于空氣此介質(zhì)是光疏介質(zhì)D.光在介質(zhì)中速度比在空氣中大333B答案答案B根據(jù)折射定律有,=,得:n=,故A錯誤,B正確。由于入射角小于折射角,可知相對于空氣此介質(zhì)是光密介質(zhì),故C錯誤。光在介質(zhì)中速度比在空氣中小,故D錯誤。1n12sinsinsin30sin6012323333.很多公園的水池底部裝有彩燈,當(dāng)一細束由紅、藍兩色組成的燈光從水中斜射向空氣時,關(guān)于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象,下列光路圖中正確的是()C答案答案C紅光、藍光都要發(fā)生反射,紅光的折射率較小,所以紅光發(fā)生全反

5、射的臨界角較藍光大,藍光發(fā)生全反射時,紅光不一定發(fā)生,故C正確。4.如圖所示,兩束不同的單色光P和Q,以適當(dāng)?shù)慕嵌壬湎虬雸A形玻璃磚,其出射光線都是從圓心O點沿OF方向射出,則下面說法正確的是()A.玻璃對P光的折射率大B.Q光束的頻率比P光束的頻率大C.P光束穿出玻璃磚后頻率變大D.P光束穿過玻璃磚所需時間長B答案答案B由圖看出,單色光Q偏折較大,根據(jù)折射定律得知,玻璃對Q光的折射率較大,所以Q光束的頻率比P光束的頻率大,故A錯誤,B正確。光的頻率與介質(zhì)無關(guān),P光束穿出玻璃磚后頻率不變,故C錯誤。由v=分析得知,P在玻璃中傳播速度較大,所以P穿過玻璃磚所需時間比Q短,故D錯誤。cn深化拓展深化

6、拓展考點一考點一折射定律的理解和應(yīng)用折射定律的理解和應(yīng)用考點二考點二全反射的理解和應(yīng)用全反射的理解和應(yīng)用考點三考點三光的色散光的色散深化拓展深化拓展考點一折射定律的理解和應(yīng)用考點一折射定律的理解和應(yīng)用1.折射現(xiàn)象中的光線偏折折射現(xiàn)象中的光線偏折(1)光線從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì),折射光線向法線偏折,入射角大于折射角,反之亦然。(2)入射角1越大,折射角2越大,偏折越明顯;1越小,2越小,偏折越不明顯,1=0時,2=0不偏折。【情景素材情景素材教師備用教師備用】2.光具對光線的控制作用光具對光線的控制作用(1)不同光具對光線的控制作用不同,但本質(zhì)上是光的折射、反射規(guī)律的體現(xiàn),不可盲記,要具體問題具

7、體分析。(2)對不同光具的作用要分析透徹,靈活運用。平行玻璃磚三棱鏡圓(球)形玻璃出射光與入射光總平行,但有側(cè)移使光線向底邊偏折法線總過圓(球)心1-1高速公路上的標(biāo)志牌常用“回歸反光膜”制成,夜間行車時,它能將車燈照射出去的光逆向返回,標(biāo)志牌上的字特別醒目。這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制成的。如圖所示,反光膜內(nèi)均勻分布著直徑為10m的玻璃珠,所用玻璃的折射率為,為使入射的光線經(jīng)玻璃珠的折射、反射、再折射后恰好和入射光線平行,那么第一次入射時的入射角是()A.60B.45C.30D.153A答案答案A設(shè)入射角為i,折射角為,作出光路圖如圖所示。因為出射光線恰好和入射光線平行,所以i=2,

8、根據(jù)折射定律有=,所以=30,i=2=60。sinsinisin2sin31-2平行的a、b兩種單色光的光束以相同的入射角從空氣斜射向某種長方體玻璃磚上表面的同一位置,在玻璃磚下表面將分開為不同的單色光光束。若a光的頻率小于b光的頻率,則以下光路圖中正確的是()A答案答案A因為光的頻率fafb,故折射率narb,B、D項錯誤;由幾何關(guān)系及折射定律可知,入射光線與出射光線平行,A項正確,C項錯誤。考點二全反射的理解和應(yīng)用考點二全反射的理解和應(yīng)用1.光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對而言的。例如,有機玻璃(n=1.50)對水(n=1.33)是光密介質(zhì),而對金剛石(n=2.

9、42)是光疏介質(zhì),要看它與什么介質(zhì)相比較。2.全反射現(xiàn)象的發(fā)生全反射現(xiàn)象的發(fā)生全反射發(fā)生之前,隨著入射角的增大,折射角和反射角都增大,但折射角增大得快;在入射光強度一定的情況下,折射光越來越弱,反射光越來越強,發(fā)生全反射時,折射光消失,反射光的強度等于入射光的強度。【情景素材情景素材教師備用教師備用】2-1如圖所示,一個玻璃三棱鏡的截面為等腰直角ABC,A為直角,玻璃三棱鏡的折射率為。此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊的中點,對這條光線進入棱鏡之后的光路分析正確的是()2A.直接射到AC邊上,發(fā)生全反射現(xiàn)象B.直接射到BC邊上,發(fā)生全反射現(xiàn)象C.直接射到AC邊上,部分光線從A

10、C邊射出D.直接射到BC邊上,部分光線從BC邊射出A答案答案A由光路圖可知光線在AB邊上的入射角為45,由n=可知,該光線經(jīng)過AB邊后的折射角為30,則光線將會到達AC邊,且入射角為60,由sinC=可知光在該玻璃棱鏡中發(fā)生全反射的臨界角為45,故光線在AC邊上將發(fā)生全反射現(xiàn)象,故A正確。21n2-2光纖通信是一種現(xiàn)代化的通信手段,它可以為客戶提供大容量、高速度、高質(zhì)量的通信服務(wù),為了研究問題方便,我們將光導(dǎo)纖維簡化為一根長直玻璃管,如圖所示。設(shè)此玻璃管長為L,折射率為n。已知從玻璃管左端面射入玻璃管的光線在玻璃管的側(cè)面上恰好能發(fā)生全反射,最后從玻璃管的右端面射出。設(shè)光在真空中的傳播速度為c,

11、則光通過此段玻璃管所需的時間為()A.B.C.D.2n Lc22n LcnLc2nLcA答案答案A用C表示臨界角,則有sinC=,光在介質(zhì)中的傳播速度為v=。光在沿玻璃管軸線的方向上勻速傳播。所用時間為t=。故A正確。1ncncos2LvCsinLvC2n Lc考點三光的色散考點三光的色散1.光的顏色取決于頻率,從紅光到紫光,頻率逐漸增大,波長逐漸減小,色光由真空進入介質(zhì),頻率不變,波長減小。2.在真空中,各種色光的速度均為c=3108m/s。色光從真空進入介質(zhì)速度都要減小,v=。在同一種介質(zhì)中,從紅光到紫光,速度逐漸減小。cn3.在同一種介質(zhì)中,從紅光到紫光,折射率逐漸增大。3-1(2017

12、北京理綜,14,6分)如圖所示,一束可見光穿過平行玻璃磚后,變?yōu)閍、b兩束單色光。如果光束b是藍光,則光束a可能是()A.紅光B.黃光C.綠光D.紫光D答案答案D由題圖可知,可見光穿過玻璃磚后,發(fā)生了色散,其中a光的側(cè)移距離大于b光的側(cè)移距離,說明玻璃對a光的折射率大于對b光的折射率,同種介質(zhì)對紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的折射率依次增大,由于b光是藍光,故只有D選項符合題意。3-2兩束不同頻率的單色光a、b從空氣平行射入水中,發(fā)生了如圖所示的折射現(xiàn)象()。下列結(jié)論中正確的是()A.光束b的頻率比光束a的低B.在水中的傳播速度,光束a的比光束b的小C.水對光束a的折射率比水對光束b的折射率小D.

13、若光束從水中射向空氣,則光束b的臨界角比光束a的臨界角大C答案答案C由公式n=,可得折射率nanb,C正確;由nanb知頻率avb,B錯誤;由sinC=知臨界角CaCb,D錯誤。sinsinircn1n3-3如圖所示,半圓形玻璃磚置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半徑方向從A點射入玻璃磚,在O點發(fā)生反射和折射,折射光在光屏上呈現(xiàn)七色光帶。若入射點由A向B緩慢移動,并保持白光沿半徑方向入射到O點,觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失。在光帶未完全消失之前,反射光的強度變化以及光屏上最先消失的光分別是()A.減弱,紫光B.減弱,紅光C.增強,紫光D.增強,紅光C答案答案C因n紅C紫,因此當(dāng)增大入射角時,紫光先發(fā)生全反射,紫光先消失,且當(dāng)入射光的入射角逐漸增大時,折射光強度會逐漸減弱,反射光強度會逐漸增強,故應(yīng)選C。1n