《高考物理月刊專版 專題11 光學(xué)綜合 光的折射、全反射課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理月刊專版 專題11 光學(xué)綜合 光的折射、全反射課件（33頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、【考綱下載考綱下載】1光的折射定律光的折射定律()2折射率折射率()3全反射、光導(dǎo)纖維全反射、光導(dǎo)纖維()4光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象()5變化的磁場產(chǎn)生電場、變化的電場產(chǎn)變化的磁場產(chǎn)生電場、變化的電場產(chǎn) 生磁場、電磁波及其傳播生磁場、電磁波及其傳播()6電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收()7電磁波譜電磁波譜()8狹義相對論的基本假設(shè)狹義相對論的基本假設(shè)()9質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能關(guān)系質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能關(guān)系()10相對論質(zhì)能關(guān)系式相對論質(zhì)能關(guān)系式()11實驗二：測定玻璃的折射率實驗二：測定玻璃的折射率12實驗三：用雙縫干涉測光的波長實驗三：用雙縫干涉測光的波長【考情上

2、線考情上線】1本章的考點較多，主要考查一些基本概念和基本規(guī)本章的考點較多，主要考查一些基本概念和基本規(guī)律，如光的折射、折射率、全反射、臨界角、光的干律，如光的折射、折射率、全反射、臨界角、光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象，以及麥克斯韋的電磁場理論、涉、衍射、偏振現(xiàn)象，以及麥克斯韋的電磁場理論、無線電波的發(fā)射和接收、相對論的初步了解等無線電波的發(fā)射和接收、相對論的初步了解等2復(fù)習(xí)本章內(nèi)容時，應(yīng)在理解概念和規(guī)律上多下功夫，復(fù)習(xí)本章內(nèi)容時，應(yīng)在理解概念和規(guī)律上多下功夫，重點是光的折射、全反射、光的干涉及光的衍射現(xiàn)象，重點是光的折射、全反射、光的干涉及光的衍射現(xiàn)象，以及利用它們分析解決問題以及利用它們分析解決

3、問題3在復(fù)習(xí)物理光學(xué)時，正確理解現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和條件，在復(fù)習(xí)物理光學(xué)時，正確理解現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和條件，并能熟練地運(yùn)用其解決有關(guān)問題并能熟練地運(yùn)用其解決有關(guān)問題4從近幾年高考對本章內(nèi)容的考查情況看，對光學(xué)部分從近幾年高考對本章內(nèi)容的考查情況看，對光學(xué)部分考查到的幾率較大，但復(fù)習(xí)時也不能忽略電磁波和相對考查到的幾率較大，但復(fù)習(xí)時也不能忽略電磁波和相對論，如論，如2008年高考海南、江蘇均有一題考查了相對論；年高考海南、江蘇均有一題考查了相對論；2009年高考江蘇考查了相對論，天津、北京、四川考查年高考江蘇考查了相對論，天津、北京、四川考查了電磁波了電磁波一、光的直線傳播一、光的直線傳播1光源光源

4、光源是能自行發(fā)光的物體，它的特點是能將其他形式的光源是能自行發(fā)光的物體，它的特點是能將其他形式的 能轉(zhuǎn)化為光能光在介質(zhì)中的傳播就是能量的傳播能轉(zhuǎn)化為光能光在介質(zhì)中的傳播就是能量的傳播2光沿直線傳播的條件及光速光沿直線傳播的條件及光速 (1)光在同種均勻介質(zhì)中總是沿著直線傳播，光在真空光在同種均勻介質(zhì)中總是沿著直線傳播，光在真空 中的傳播速度中的傳播速度c3.0108 m/s.光在任何介質(zhì)中的傳播光在任何介質(zhì)中的傳播 速度都小于速度都小于c. (2)若若n為介質(zhì)的折射率，則光在此介質(zhì)中的傳播速度為為介質(zhì)的折射率，則光在此介質(zhì)中的傳播速度為 v二、光的反射定律二、光的反射定律 光從一種介質(zhì)射到兩種

5、介質(zhì)的分界面時發(fā)生反射，反射光從一種介質(zhì)射到兩種介質(zhì)的分界面時發(fā)生反射，反射 光線與入射光線、法線處在光線與入射光線、法線處在 ，反射光線與入，反射光線與入 射光線分別位于法線的射光線分別位于法線的 ；反射角；反射角 入射角入射角同一平面內(nèi)同一平面內(nèi)兩側(cè)兩側(cè)等于等于三、光的折射定律和折射率三、光的折射定律和折射率1折射現(xiàn)象折射現(xiàn)象 光從一種介質(zhì)斜射進(jìn)入另一種介質(zhì)時傳播方向改變的現(xiàn)象光從一種介質(zhì)斜射進(jìn)入另一種介質(zhì)時傳播方向改變的現(xiàn)象2折射定律折射定律(圖圖1311) (1)內(nèi)容：折射光線與入射內(nèi)容：折射光線與入射 光線、法線處在同一平面內(nèi)，光線、法線處在同一平面內(nèi)， 折射光線與入射光線分別位折射

6、光線與入射光線分別位 于法線的于法線的 ；入射角的正；入射角的正 弦與折射角的正弦弦與折射角的正弦 兩側(cè)兩側(cè)成正比成正比(2)表達(dá)式：表達(dá)式： n12，式中，式中n12是比例常數(shù)是比例常數(shù)(3)光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的3折射率折射率 (1)物理意義：折射率僅反映介質(zhì)的光學(xué)特性，折射率物理意義：折射率僅反映介質(zhì)的光學(xué)特性，折射率 大，說明光從真空射入到該介質(zhì)時偏折大，反之偏折小大，說明光從真空射入到該介質(zhì)時偏折大，反之偏折小 (2)定義式：定義式：n 不能說不能說n與與sin1成正比、與成正比、與sin2成反成反比折射率由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和比折射率由介質(zhì)本身的光

7、學(xué)性質(zhì)和 決定決定 (3)計算公式：計算公式：n 因因vc，任何介質(zhì)的折射率總，任何介質(zhì)的折射率總 .光的頻率光的頻率大于大于14光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)光密介質(zhì)與光疏介質(zhì) (1)光密介質(zhì)：折射率較大的介質(zhì)光密介質(zhì)：折射率較大的介質(zhì) (2)光疏介質(zhì)：折射率較小的介質(zhì)光疏介質(zhì)：折射率較小的介質(zhì) (3)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對的同種介質(zhì)相對不同光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對的同種介質(zhì)相對不同 介質(zhì)可能是光密介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì)介質(zhì)可能是光密介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì) (1)公式公式n 中，不論是光從真空中，不論是光從真空射入介質(zhì)，還是由介質(zhì)射入真空，射入介質(zhì)，還是由介質(zhì)射入真空，1總是真空中的光線總是真空中的光

8、線與法線間的夾角，與法線間的夾角，2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角角(2)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無關(guān)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無關(guān)(3)折射率與介質(zhì)的密度沒關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大折射率與介質(zhì)的密度沒關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)的介質(zhì)(4)同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小度越小四、全反射四、全反射1定義：定義：光從光從 射向射向 ，同時發(fā)生折射和，同時發(fā)生折射和 反射當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到反射當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90時，時， 完全消失

9、，只剩下完全消失，只剩下 的現(xiàn)象的現(xiàn)象光密介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)光疏介質(zhì)折射光折射光反射光反射光2條件條件 (1)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)； (2)入射角大于或等于入射角大于或等于 臨界角臨界角3臨界角：臨界角：指折射角等于指折射角等于90時的入射角若光從光密時的入射角若光從光密 介質(zhì)介質(zhì)(折射率為折射率為n)射向真空或空氣時，發(fā)生全反射的射向真空或空氣時，發(fā)生全反射的 臨界角為臨界角為C，則，則sinC 介質(zhì)的折射率越大，發(fā)介質(zhì)的折射率越大，發(fā)生生 全反射的臨界角越小全反射的臨界角越小4全反射現(xiàn)象的理解和應(yīng)用全反射現(xiàn)象的理解和應(yīng)用 (1)在光的反射和全反射現(xiàn)象中，均遵

10、循光的在光的反射和全反射現(xiàn)象中，均遵循光的 ； 光路均是可逆的光路均是可逆的 (2)光線射向兩種介質(zhì)的界面上時，往往同時發(fā)生光的折光線射向兩種介質(zhì)的界面上時，往往同時發(fā)生光的折 射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生全反射，不射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生全反射，不 發(fā)生折射折射角等于發(fā)生折射折射角等于90時，實際上就已經(jīng)沒有折射時，實際上就已經(jīng)沒有折射 光線了光線了反射定律反射定律(3)光導(dǎo)纖維：簡稱光導(dǎo)纖維：簡稱“光纖光纖”，它是非常細(xì)的特制玻璃絲，它是非常細(xì)的特制玻璃絲(直直徑在幾微米到一百微米之間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)，由內(nèi)芯和外套兩層組成內(nèi)芯的折射

11、率比外套的大，光在內(nèi)芯中傳播時，在內(nèi)芯與外套芯的折射率比外套的大，光在內(nèi)芯中傳播時，在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射，使反射光的能量最強(qiáng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳的界面上發(fā)生全反射，使反射光的能量最強(qiáng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送，因此，光信號能攜帶著數(shù)碼信息、電視圖像、聲音等沿送，因此，光信號能攜帶著數(shù)碼信息、電視圖像、聲音等沿著光纖傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)的地方，實現(xiàn)光纖通信著光纖傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)的地方，實現(xiàn)光纖通信五、玻璃磚和三棱鏡對光路的控制作用五、玻璃磚和三棱鏡對光路的控制作用 1玻璃磚對光路的控制玻璃磚對光路的控制 對于兩面平行的玻璃磚，其出射光線和入射光線平行，對于兩面平行的玻璃磚，其出射光線和入射光線平行， 且光線發(fā)生了側(cè)移

12、如圖且光線發(fā)生了側(cè)移如圖1312所示所示2三棱鏡對光路的控制及成像三棱鏡對光路的控制及成像 (1)對光路的作用對光路的作用 光密三棱鏡：光線兩次折射均向底面偏折光密三棱鏡：光線兩次折射均向底面偏折 全反射棱鏡全反射棱鏡(等腰直角棱鏡等腰直角棱鏡)： a當(dāng)光線從一直角邊垂直射入時，在斜邊發(fā)生全反射，當(dāng)光線從一直角邊垂直射入時，在斜邊發(fā)生全反射， 從另一直角邊垂直射出從另一直角邊垂直射出 b當(dāng)光線垂直于斜邊射入時，在兩直角邊發(fā)生全反射后當(dāng)光線垂直于斜邊射入時，在兩直角邊發(fā)生全反射后 又垂直于斜邊射出又垂直于斜邊射出 (2)三棱鏡成像：當(dāng)物體發(fā)出的光線從三棱鏡的一側(cè)面射入，三棱鏡成像：當(dāng)物體發(fā)出的光

13、線從三棱鏡的一側(cè)面射入，從另一側(cè)面射出時，逆著出射光線可以看到物體的虛像從另一側(cè)面射出時，逆著出射光線可以看到物體的虛像 (1)在解決光的折射問題時，應(yīng)根據(jù)題意分析在解決光的折射問題時，應(yīng)根據(jù)題意分析光路，即作出光路圖，找出入射角和折射角，然后應(yīng)用公式光路，即作出光路圖，找出入射角和折射角，然后應(yīng)用公式來求解找出臨界光線往往是解題的關(guān)鍵來求解找出臨界光線往往是解題的關(guān)鍵(2)分析全反射現(xiàn)象的問題時，先確定光是否由光密介質(zhì)進(jìn)入分析全反射現(xiàn)象的問題時，先確定光是否由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)、入射角是否大于等于臨界角，若滿足全反射的條光疏介質(zhì)、入射角是否大于等于臨界角，若滿足全反射的條件，則再由折射定律

14、和反射定律來確定光的傳播情況件，則再由折射定律和反射定律來確定光的傳播情況 (2008寧夏高考寧夏高考)一半徑一半徑為為R的的1/4球體放置在水平面上，球體球體放置在水平面上，球體由折射率為由折射率為 的透明材料制成現(xiàn)有一的透明材料制成現(xiàn)有一束位于過球心束位于過球心O的豎直平面內(nèi)的光線，的豎直平面內(nèi)的光線，平行于桌面射到球體表面上，折射入平行于桌面射到球體表面上，折射入球體后再從豎直表面射出，如圖球體后再從豎直表面射出，如圖1313所示已知入射光所示已知入射光線與桌面的距離為線與桌面的距離為 R/2，求出射角，求出射角.本題涉及兩次折射現(xiàn)象，解答本題應(yīng)先由幾何知識本題涉及兩次折射現(xiàn)象，解答本題

15、應(yīng)先由幾何知識確定入射角大小，再由折射定律完成運(yùn)算確定入射角大小，再由折射定律完成運(yùn)算. 解題指導(dǎo)解題指導(dǎo)設(shè)入射光線與設(shè)入射光線與1/4球體的交點為球體的交點為C，連接，連接OC，OC即為入射點的法線因此，圖即為入射點的法線因此，圖1314中的角中的角為入射角過為入射角過C點點作球體水平表面的垂線，垂足為作球體水平表面的垂線，垂足為B，如圖如圖1314所示所示 依題意，依題意，COB 又由又由OBC知：知：sin 設(shè)光線在設(shè)光線在C點的折射角為點的折射角為，由折射定律得，由折射定律得由由式得式得30由幾何關(guān)系知，光線在球體的豎直表面上的入射角由幾何關(guān)系知，光線在球體的豎直表面上的入射角(見圖見

16、圖1134)為為30由折射定律得由折射定律得因此因此sin 解得解得60.答案答案 60 (2009江蘇高考江蘇高考)圖圖1315所示是北京奧運(yùn)會所示是北京奧運(yùn)會期間安置在游泳池底部的照相期間安置在游泳池底部的照相機(jī)拍攝的一張照片，相機(jī)的鏡機(jī)拍攝的一張照片，相機(jī)的鏡頭豎直向上照片中，水立方頭豎直向上照片中，水立方運(yùn)動館的景象呈現(xiàn)在半徑運(yùn)動館的景象呈現(xiàn)在半徑r11 cm的圓形范圍內(nèi)，水面上的的圓形范圍內(nèi)，水面上的運(yùn)動員手到腳的長度運(yùn)動員手到腳的長度l10 cm.若已知水的折射率若已知水的折射率n 請根據(jù)運(yùn)動員的實際身高估算該游泳池的水深請根據(jù)運(yùn)動員的實際身高估算該游泳池的水深h.(結(jié)果保留兩結(jié)果

17、保留兩位有效數(shù)字位有效數(shù)字)根據(jù)折射率求出臨界角，根據(jù)光路圖結(jié)合幾何根據(jù)折射率求出臨界角，根據(jù)光路圖結(jié)合幾何圖形和折射定律列方程求解圖形和折射定律列方程求解. 解題指導(dǎo)解題指導(dǎo)設(shè)照片圓形區(qū)域的實際半徑為設(shè)照片圓形區(qū)域的實際半徑為R，運(yùn)動員的，運(yùn)動員的實際身長為實際身長為L，如圖，如圖1316所示所示 由折射定律由折射定律nsinsin90 幾何關(guān)系幾何關(guān)系sin 得得h 取取L2.2 m，解得，解得h2.1 m(1.6 m2.6 m都算對都算對)答案答案 1.6 m2.6 m (2009寧夏高考寧夏高考)如圖如圖1317所示，一棱鏡的截面為直所示，一棱鏡的截面為直角三角形角三角形ABC，A30

18、，斜邊，斜邊ABa，棱鏡材料的折射率為，棱鏡材料的折射率為n在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線以以45的入射角從的入射角從AC邊的中點邊的中點M射入棱鏡畫出光路圖，射入棱鏡畫出光路圖，并求光線從棱鏡射出的點的位置并求光線從棱鏡射出的點的位置(不考慮光線沿原路返回的不考慮光線沿原路返回的情況情況)解答本題的關(guān)鍵有三個：解答本題的關(guān)鍵有三個：(1)正確求出臨界角；正確求出臨界角；(2)根據(jù)臨界角正確地畫出光路圖；根據(jù)臨界角正確地畫出光路圖；(3)根據(jù)折射定律和幾何關(guān)系列方程求解根據(jù)折射定律和幾何關(guān)系列方程求解. 解題指導(dǎo)解題指導(dǎo)設(shè)入射角為設(shè)入射角為i，折射角為，折射角為r

19、，由折射定律，由折射定律 n 由已知條件及由已知條件及式得式得 r30 如果入射光線在法線的右側(cè)，如果入射光線在法線的右側(cè)，光路圖如圖光路圖如圖1318所示設(shè)出所示設(shè)出射點為射點為F，由幾何關(guān)系可得，由幾何關(guān)系可得AFM90 AF 即出射點在即出射點在AB邊上離邊上離A點點 的位置的位置 如果入射光線在法線的左側(cè)，光路圖如圖如果入射光線在法線的左側(cè)，光路圖如圖1319所示設(shè)折射光線與所示設(shè)折射光線與AB的交點為的交點為D. 由幾何關(guān)系可知，在由幾何關(guān)系可知，在D點的入射角點的入射角 60 設(shè)全反射的臨界角為設(shè)全反射的臨界角為C，則，則 sinC 由由和已知條件得和已知條件得C45因此，光在因此，光在D點發(fā)生全反射點發(fā)生全反射設(shè)此光線的出射點為設(shè)此光線的出射點為E，由幾何關(guān)系得，由幾何關(guān)系得DEB90BDa2AF BEDBsin30 聯(lián)立聯(lián)立式得式得BE即出射點在即出射點在BC邊上離邊上離B點點 的位置的位置答案答案見解題指導(dǎo)見解題指導(dǎo)