文档介绍：该【选修3-4--1.3光的折射-全反射(教师版) 】是由【朱老师】上传分享，文档一共【10】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【选修3-4--1.3光的折射-全反射(教师版) 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。川越物理教研室考名校,找川越,在职教师带你学第3课时光的折射全反射考纲解读理解折射率的概念,,(1)内容:如图3所示,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.(2)表达式:=n.(3)在光的折射现象中,光路是可逆的. (1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量.(2)定义式:n=.(3)计算公式:n=,因为v<c,所以任何介质的折射率都大于1.(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时,入射角大于折射角;当光由介质射入真空(或空气)时,(1)条件:①光从光密介质射入光疏介质.②入射角大于或等于临界角.(2)现象:折射光完全消失,:折射角等于90°时的入射角,用C表示,sinC=.(1)光的色散现象:含有多种颜色的光被分解为单色光的现象.(2)光谱:含有多种颜色的光被分解后,各种色光按其波长的有序排列.(3)光的色散现象说明:①白光为复色光;②同一介质对不同色光的折射率不同,频率越大的色光折射率越大;③不同色光在同一介质中的传播速度不同,波长越短,波速越慢.(4)棱镜①含义:截面是三角形的玻璃仪器,可以使光发生色散,白光的色散说明各色光在同一介质中的折射率不同.②三棱镜对光线的作用:改变光的传播方向,:(1)根据题意画出正确的光路图.(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系,确定入射角和折射角.(3) 如图5所示,ABCD为一直角梯形棱镜的截面,∠C=60°,P为垂直于直线BC的光屏,现用一宽度等于AB边的单色平行光束垂直射向AB面,经棱镜折射后在屏P上形成宽度等于AB的一条光带,,找川越,在职教师带你学图5解析光路图如下列图,根据题意有θ1=θ2=30°,=那么=根据几何关系有=tan30°=tan30°=在△DEF中,tanθ3==,解得θ3=30°由折射定律可得n=,解得n=,答案突破训练1 如图6所示,在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体OPQ,OP=OQ=R,一束单色光垂直OP面射入玻璃体,在OP面上的入射点为A,OA=,此单色光通过玻璃体后沿BD方向射出,且与x轴交于D点,OD=R,求该玻璃的折射率. ==,θ1=30°由几何关系可得θ2=60°折射率n==,均遵循光的反射定律;,往往同时发生光的折射和反射现象,但在全反射现象中,只发生反射,°时,:当光由光密介质射向光疏介质时,在入射角逐渐增大的过程中,反射光的能量逐渐增强,折射光的能量逐渐减弱,当入射角等于临界角时,折射光的能量已经减弱为零, 如图7所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面图,圆弧CD为半径为R的四分之一的圆周,圆心为O,光线从AB面上的某点入射,入射角θ1=45°,它进入棱镜后恰好以临界角射在BC面上的O点.(1)画出光线由AB面进入棱镜且从CD弧面射出的光路图;(2)求该棱镜的折射率n;(3)求光线在该棱镜中传播的速度大小v(光在空气中的传播速度c=×108m/s).图7川越物理教研室考名校,找川越,在职教师带你学解析(1)光路图如下列图.(2)光线在BC面上恰好发生全反射,入射角等于临界角C,sinC=,cosC=.光线在AB界面上发生折射,折射角θ2=90°-C,由几何关系得sinθ2=cosC,由折射定律得n=由以上几式联立解得n=(3)光速v==×108m/s答案(1)见解析图(2) (3)×108m/s突破训练2 为测量一块等腰直角三棱镜ABD的折射率,用一束激光沿平行于BD边的方向射向直角边AB边,,? 答案解析作出法线如下列图n=,n=,C+r=90°即=解得tanC=,sinC=,n=.图8图9 ,出射光线和入射光线平行,且光线发生了侧移,(1)光密三棱镜:光线两次折射均向底面偏折,偏折角为δ,如图10所示.(2)光疏三棱镜:光线两次折射均向顶角偏折.(3)全反射棱镜(等腰直角棱镜),如图11所示. ①当光线从一直角边垂直射入时,在斜边发生全反射,从另一直角边垂直射出(如图11甲).②当光线垂直于斜边射入时,在两直角边发生全反射后又垂直于斜边射出(如图11乙),,在同一种介质中的折射率、光速也不同,,MNPQ是一块截面为正方形的玻璃砖,正方形的边长为30cm,有一束很强的细光束AB射到玻璃砖的MQ面上,入射点为B,,∠ABM=30°,PD=,∠CDN=30°.试在原图上准确画出该光束在玻璃砖内的光路图,,连接ED交QP于F点,即光束在F点发生反射,=cm===== ,找川越,在职教师带你学图12图13图14图15突破训练3 如图13是透明圆柱介质的横截面,C、,从D点射出.∠COD=90°,∠BCO=120°.(1)求介质的折射率; (2)改变∠BCO的大小,能否在介质的内外表发生全反射?答案(1) (2)不能解析(1)作出光路图如图,由几何关系知α=60°,β=45°;折射率n==.(2)由光路可逆可知,:平行板玻璃砖模型的分析例4 如图14所示,两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中,两者的AC面相互平行放置,由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入,通过两棱镜后,变为从a、b两点射出的单色光,对于这两束单色光( ) ,、、b两点射出的单色光仍平行,且平行于BC解析由玻璃对蓝光的折射率较大,、D二选项,我们应首先明白,除了题设给出的两个三棱镜外,二者之间又形成一个物理模型——平行玻璃砖(不改变光的方向,只使光线发生侧移).,整体来看,仍是一块平行玻璃板,AB∥,可知光线Pc在P点的折射角与光线ea在a点的入射角相等,据光路可逆,, ABD规律总结:平时碰到的两面平行的玻璃砖往往是清清楚楚画出来的,是“有形〞的,其折射率大于周围介质的折射率,,未知介质形成的两面平行的“玻璃砖〞并未勾勒出来,倒是其两侧的介质(三棱镜)被清楚地勾勒出来了,“玻璃砖〞,而且要会灵巧地运用, 频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路如图15所示,以下说法正确的选项是 ( ) AD解析此题考查光的色散、全反射现象、,那么单色光1的折射率大,因此单色光1的频率大于单色光2的频率,那么单色光1的波长就小于单色光2的波长,A项对;由n=知,折射率大的单色光1在玻璃中传播速度小,当单色光1、2垂直射入玻璃时,二者通过玻璃板的路程相等,此时单色光1通过玻璃板所需的时间大于单色光2的,B、C项都错;由sin川越物理教研室考名校,找川越,在职教师带你学C=及单色光1的折射率大知,.[折射定律的应用]观察者看见太阳从地平线升起时,关于太阳位置的以下表达中正确的选项是( ),无法判断答案 B解析太阳光由地球大气层外的真空射入大气层时要发生折射,根据折射定律,折射角小于入射角,折射光线进入观察者的眼睛,.[折射定律与折射率的理解和应用]如图1所示,光线以入射角θ1从空气射向折射率n=的玻璃外表.(1)当入射角θ1=45°时,求反射光线与折射光线间的夹角θ.(2)当入射角θ1为何值时,反射光线与折射光线间的夹角θ=90°? 图1图2答案(1)105° (2)arctan解析(1)设折射角为θ2,由折射定律=n得sinθ2===,所以,θ2=30°.因为θ1′=θ1=45°,所以θ=180°-45°-30°=105°.(2)因为θ1′+θ2=90°,所以,sinθ2=sin(90°-θ1′)=cosθ1′=cosθ1由折射定律得tanθ1=,θ1=.[全反射问题分析]很多公园的水池底都装有彩灯,当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时,关于光在水面可能发生的反射和折射现象,以下光路图中正确的选项是( )答案 C解析红光、蓝光都要发生反射,红光的折射率较小,所以蓝光发生全反射的临界角较红光小,蓝光发生全反射时,红光不一定发生,.[光的色散现象分析](2024·大纲全国·16),图2中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线,那么它们可能依次是( )、黄光、蓝光和红光 、蓝光、、蓝光、、黄光、蓝光和紫光答案 B解析由可见光的折射率知,红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的折射率依次增大,由题图知a→d折射率依次减小,故A、C、D错,.[光传播路径确实定方法]如图4所示是一种折射率n=,现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上,入射角的正弦值为sini=:(1)光在棱镜中传播的速率;(2)通过计算说明此束光线射出棱镜后的方向并画出光路图(不考虑返回到AB面上的光线).川越物理教研室考名校,找川越,在职教师带你学图4答案见解析解析(1)由n=得v==2×108m/s(2)设光线进入棱镜后的折射角为r,由=n,得sinr==,r=30°,光线射到BC界面时的入射角i1=90°-45°=45°由于sin45°>,所以光线在BC边发生全反射,光线沿DE方向射出棱镜后的方向与AC边垂直,,然后再找光线通过的另外一个点,,,.(2024·天津理综·6)半圆形玻璃砖横截面如图16所示,AB为直径,、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖,,那么a、b两束光( ) ,,,,a光的相邻亮条纹间距大答案 ACD解析由题图可知,b光发生了全反射,a光没有发生全反射,即a光发生全反射的临界角Ca大于b光发生全反射的临界角Cb,根据sinC=,知a光的折射率较小,即na<nb,根据n=,知va>vb,选项A正确;根据n=,当θ1相等时,θ2a>θ2b,选项B错误;光的折射率越大,频率越高,波长越小,即νa<νb,λa>λb,因此a光照射金属外表时能发生光电效应,那么b光也一定能,选项C正确;根据条纹间距公式Δx=λ知,通过同一双缝干预装置时a光的相邻亮条纹间距较大,.(2024·福建理综·14)如图17所示,,在O点发生反射和折射,,并保持白光沿半径方向入射到O点,,反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是 ( ) ,,,,红光川越物理教研室考名校,找川越,在职教师带你学答案 C解析因n红<n紫,再由临界角公式sinC=可得,C红>C紫,因此当增大入射角时,紫光先发生全反射,紫光先消失,且当入射光的入射角逐渐增大时,折射光强度会逐渐减弱,反射光强度会逐渐增强,.(2024·浙江理综·18)如图18所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点,=30°,E、F分别为边AB、BC的中点,那么 ( ) , AC解析由几何关系可得入射角θ1=60°,折射角θ2=30°,由n==,A对;由sin C=,临界角C>30°,故在F点不发生全反射,B错;由n==知光进入棱镜波长变 小,C对;F点出射的光束与BC边的夹角为30°,与入射光线不平行,D错;应选A、“回光返照膜〞制成,夜间行车时,它能将车灯照射出去的光逆向返回,标志牌上的字特别醒目,这种“回光返照膜〞,返照膜内均匀分布着直径为10μm的细玻璃珠,所用玻璃的折射率为,为使入射的车灯光线经玻璃的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行,那么第一次入射的入射角是( )°°°°答案 A解析设入射角为i,折射角为θ,作出光路图如下列图,因为出射光线恰好和入射光线平行,所以i=2θ,根据折射定律,n=== ,所以θ=30°,i=2θ=60°,,扇形AOB为透明柱状介质的横截面,圆心角∠AOB=60°.一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质,经OA折射的光线恰平行于OB,以下对介质的折射率值及折射光线中恰好射到M点的光线能不能发生全反射的说法正确的选项是( )A.,不能发生全反射 B.,能发生全反射C.,不能发生全反射D.,能发生全反射答案 A解析画出光路图,并根据几何关系标出角度,,介质的折射率n==;因为sin30°=<==sinC,所以折射光线中恰好射到M点的光线不能发生全反射,?题组1 光的折射现象与光的色散1.(2024·安徽·15)实验说明,可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随波长λ的变化符合科西经验公式:n=A++,其中A、B、,那么( ) 川越物理教研室考名校,找川越, D解析可见光中红光波长最长,折射率最小,折射程度最小,所以a为红光,而紫光折射率最大,( ),,,红光的临界角较紫光的大答案 BD解析因为各种色光在真空中的传播速度均为3×108m/s,,根据v=得红光在玻璃中的传播速度比紫光大,所以B正确,=得红光的临界角比紫光的大,,那么( )·sinθ(c为真空中的光速) ABC解析介质对该单色光的临界角为θ,它的折射率n=,A项正确;此单色光在介质中的传播速度和波长分别为v==csinθ,B正确;λ===λ0sinθ,所以λ∶λ0=sinθ∶1,故C项正确;而光的频率是由光源决定的,与介质无关,,红色细光束a射到折射率为的透明球外表,入射角为45°,在球的内壁经过一次反射后,从球面射出的光线为b,那么入射光线a与出射光线b之间的夹角α为( )° °° °答案 A =的某种玻璃的外表,那么( )°时,,折射角都不会超过45°°,应以45°,反射光线恰好跟折射光线垂直答案 BCD解析对B项可以从光的可逆性考虑,即光线从介质射向空气,入射角为45°时,折射角为90°,反之,折射角不会超过45°,所以B正确;由sinθ2=,当θ2=30°,n=时,θ1=45°,C正确;如下列图,∠1=arctan,假设反射光线与折射光线垂直,那么∠3=∠4=90°-∠2,sin∠3==,sin∠3=cos∠2=cos∠1=,与条件相符,,不可能发生全反射现象,故A错误.?题组2 ,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,以下说法正确的选项是( )川越物理教研室考名校,找川越,,,,,红灯照亮的水面面积较大答案 D解析光从水里射入空气发生折射,入射角相同时,折射率越大,折射角越大,从水面上看光源越浅,红灯发出的红光的折射率最小,看起来最深;设光源的深度为d,光的临界角为C,那么光能够照亮的水面面积大小为S=π(dtanC)2,可见,临界角越大,照亮的面积越大,各种色光中,红光的折射率最小,临界角最大,所以红灯照亮的水面面积较大,,MN是位于竖直平面内的光屏,放在水平面上的半圆柱` ,,, ( ),紫光 ,,红光 ,红光答案 B解析如下列图,由于紫光的折射率大,故在光屏MN上是左红右紫,并且是紫光最先发生全反射,,他们将半圆形玻璃砖放在竖直面内,在其左方竖直放置一个很大的光屏P,让一复色光束SA射向玻璃砖的圆心O后,有两束单色光a和b射向光屏P,,你认为正确的选项是 ( ),在光屏P上最早消失的是a光图4图5图6答案 ,那么a光的频率小于b光的频率,由λ=可知,A错误;由v=可知,B正确;由于复色光在玻璃砖中传播距离相同,根据t=可知,C错误;由sinC=可知,“隐形的大头针〞节目,某同学在半径为r的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针,并将其放入盛有水的碗中,,为了保证表演成功(在水面上看不到大头针),大头针末端离水面的最大距离h为( ) 答案 A解析只要从大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘界面处能够发生全反射,从水面上就看不到大头针,如下列图,根据图中几何关系有sinC===,所以h=r,选项A对.?题组3 ,直角三角形ABC为一三棱镜的横截面,∠A=30°.一束单色光从空气射向BC上的E点,并偏折到AB上的F点,=30°.,找川越,在职教师带你学解析由几何关系知,光线在BC界面的入射角θ1=60°,折射角θ2=30°根据折射定律得n===由几何关系知,光线在AB界面的入射角为θ3=60°而棱镜对空气的临界角C的正弦值sinC==<sinθ3,那么光线在AB界面的入射角θ3>C,,AOB是由某种透明物质制成的1/4圆柱体的横截面(O为圆心),,,也不考虑OA面的反射,求圆柱AB面上能射出光线的局部占AB外表的几分之几?图7答案解析如下列图,从O点射入的光线,折射角为r,根据折射定律有:n=解得r=30°设从某位置P点入射的光线,折射到AB弧面上Q点时,入射角恰等于 临界角C,有:sinC=代入数据得:C=45°所以能射出光线的区域对应的圆心角β=C=45°故能射出光线的局部占AB外表的比例为:=.