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1、第第3232讲光的折射全反射讲光的折射全反射-3-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升光的折射1.折射现象光射到两种介质的界面上从第一种介质进入第二种介质的现象。2.折射定律(1)内容:光线、光线、共面;折射光线与入射光线分居两侧;入射角的与_成。(3)在光的折射现象中,光路是可逆的。入射折射法线法线正弦折射角的正弦正比-4-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升真空入射角的正弦折射角的正弦c v -5-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升BCD解析:介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量,由介质本身和光的频率共同决定,与入射角、折射角无关,故选项A错误,
2、B正确;由于真空中的光速是个定值,故n与v成反比是正确的,选项C正确;由于v=f,当f一定时,v与成正比,又n与v成反比,故n与也成反比,选项D正确。-6-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升2.(多选)一玻璃球体如图所示,其半径为R,O为球心,AB为水平直径。M点是玻璃球的最高点,来自B点的光线BD从D点射出,出射光线平行于AB,已知ABD=30,光在真空中的传播速度为c,则()ABD-7-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升1.折射率的理解(1)折射率由介质本身性质决定,与入射角的大小无关。(2)折射率与介质的密度没有关系,光密介质不是指密度大的介质。(3)同一种介
3、质中,频率越大的色光折射率越大,传播速度越小。2.应用光的折射定律解题的一般思路(1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系,作出比较完整的光路图。(2)充分利用光路图中的几何关系,确定各角之间的联系,根据折射定律求解相关的物理量:折射角、折射率和光路是可逆的等特点。-8-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升全反射1.含义:光从介质进入到介质中时,随着入射角的增大,折射光线法线,强度越来越弱,但是反射光线在远离法线的同时强度越来越强,当入射角达到角度时,只剩下反射光线。2.条件:(1);(2)。3.临界角:折射角为时对应的入射角。有sinC=。4.应用:(1)全反射棱镜;(2)光导纤
4、维。光密光疏远离某一折射光线全部消失光从光密介质射向光疏介质入射角大于等于临界角90 -9-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升1.如图所示,一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖,O点为该玻璃砖截面的圆心,能正确描述其光路的是() 答案解析解析关闭光从玻璃砖射向空气时,如果入射角大于临界角,则发生全反射;如果入射角小于临界角,则在界面处既有反射光线,又有折射光线,但折射角应大于入射角,选项A正确,选项C错误。当光从空气射入玻璃砖时,在界面处既有反射光线,又有折射光线,且入射角大于折射角,选项B、D错误。 答案解析关闭A-10-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升2.打磨某剖面
5、如图所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角切磨在12,光线一定在OP边发生全反射B.若2,光线会从OQ边射出C.若1,光线会从OP边射出D.若1,光线会在OP边发生全反射D-11-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升解决全反射问题的一般方法1.确定光是从光密介质进入光疏介质。2.应用确定临界角。3.根据题设条件,判定光在传播时是否发生全反射。4.如发生全反射,画出入射角等于临界角时的临界光路图。5.运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、计算。-12-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升光的颜色、色散含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质,由于介
6、质对不同色光的折射率不同,各种色光的偏折程度不同,所以产生光的色散。各种色光的比较-13-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升1.如图所示,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波长分别为a、b,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,则() A.anbB.ab,nanbC.ab,nab,nanbB解析:一束光经过三棱镜折射后,折射率小的光偏折较小,而折射率小的光波长较长。所以ab,nanb。故选项B正确。-14-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升2.(多选)在一次讨论中,老师给同学们出了这么一道题:“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光
7、源,有人在水面上方同等条件下观测发现,b在水下的像最深,c照亮水面的面积比a的大。关于这三种光在水中的性质,同学们能作出什么判断?”有同学作出判断如下,根据老师的假定,以下回答正确的是()A.c光的频率最大B.a光的传播速度最小C.b光的折射率最大D.a光的波长比b光的短BD-15-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升1.不同颜色的光的频率不同,在同一种介质中的折射率、光速也不同,发生全反射现象的临界角也不同。2.几何光学问题,首先要画出光路图,找出各次折射过程中的入射角和折射角,根据折射定律,结合几何关系列式求解。-16-题组突破强化提升核心剖析归纳提升1.(多选)如图所示,两块
8、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()A.红光在玻璃中传播速度比蓝光小B.从a点射出的为蓝光,从b点射出的为红光C.从a、b两点射出的单色光仍平行,且平行于BCD.若改变入射光的方向,有可能会只有一种光从右侧的AB面出射 答案解析解析关闭玻璃对红光的折射率小于对蓝光的折射率,分析可知,红光在玻璃中传播速度比蓝光大,故A错误;蓝光的折射率大,经过三棱镜ABC后偏折角大,从a点射出的单色光为红光,从b点射出的单色光为蓝光,故B错误;根据光路的可逆性,从a、b两点
9、射出的光线与入射光线平行,则从a、b两点射出的单色光仍平行,且平行于BC面,所以C选项是正确的;若改变入射光的方向,可能蓝光在AC面上发生全反射,只有红光从右侧的AB面出射,所以D选项是正确的。 答案解析关闭CD-17-题组突破强化提升核心剖析归纳提升B-18-题组突破强化提升核心剖析归纳提升-19-题组突破强化提升核心剖析归纳提升1.光的折射与全反射的综合问题求解的基本思路(1)判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质。(2)判断入射角是否大于临界角,明确是否发生全反射现象。(3)画出反射、折射或全反射的光路图,必要时还可应用光路的可逆原理画出光路图,然后结合几何知识进行推
10、断和求解相关问题。(4)折射率n是讨论折射和全反射问题的重要物理量,是联系各物理量的桥梁,对跟折射率有关的所有关系式应熟练掌握。-20-题组突破强化提升核心剖析归纳提升2.求解光的折射、全反射问题的四点提醒(1)光密介质和光疏介质是相对而言的。(2)如果光线从光疏介质进入光密介质,则无论入射角多大,都不会发生全反射现象。(3)在光的反射和全反射现象中,均遵循光的反射定律,光路均是可逆的。(4)当光射到两种介质的界面上时,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,不发生折射。-21-基础夯实精准归纳题组突破强化提升测定玻璃的折射率1.实验装置图2.实验目的测定玻璃的折射率。3
11、.实验原理用插针法确定光路,找出跟入射光线相对应的折射光线;用量角器测出入射角1和折射角2;根据折射定律计算出玻璃的折射率4.实验器材白纸、图钉、大头针、刻度尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖。-22-基础夯实精准归纳题组突破强化提升5.实验步骤(1)把白纸用图钉钉在木板上。(2)在白纸上画出一条直线aa作为界面,画一条线段AO作为光线,并过O点画出界面aa的NN,如装置图。(3)把长方形的玻璃砖放在白纸上,使它的一个边跟aa对齐,并画出玻璃砖的另一个边bb。(4)在AO线段上插上两枚大头针P1和P2。(5)在玻璃砖的bb一侧竖直地插上大头针P3,用眼睛观察,调整视线,要使P3能。(6)同
12、样地在玻璃砖的bb一侧再竖直地插上大头针P4,使P4能。入射法线竖直地同时挡住P1和P2的像挡住P3本身和P1、P2的像-23-基础夯实精准归纳题组突破强化提升(7)记下P3和P4的位置,移去玻璃砖和大头针,过P3和P4引直线OB与bb交于O点,连接O与O,OO就是玻璃砖内的折射光线的方向,入射角1=AON,折射角2=OON。(8)分别求出入射角为30、45、60时的折射角,查出入射角和折射角的正弦值,把这些数据也记在表格里。(9)算出不同入射角时的值,比较一下,看它们是否接近一个常数,求出几次实验中所测的平均值,这就是所测玻璃的折射率。-24-基础夯实精准归纳题组突破强化提升-25-基础夯实
13、精准归纳题组突破强化提升-26-基础夯实精准归纳题组突破强化提升7.注意事项(1)玻璃砖要适当厚些。(2)入射角最好在15到75之间。(3)大头针的间距应适当大些。(4)大头针要插得竖直。-27-基础夯实精准归纳题组突破强化提升1.(实验操作与测量)在测定玻璃的折射率实验中,某同学经正确操作插好了4枚大头针,如图甲所示。-28-基础夯实精准归纳题组突破强化提升-29-基础夯实精准归纳题组突破强化提升(1)在图乙中画出完整的光路图。(2)对你画出的光路图进行测量和计算,求得该玻璃砖的折射率n=(保留三位有效数字)。(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象,某同学做了两次实验,经正确操作插好了8
14、枚大头针,如图丙所示。图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针,其对应出射光线上的2枚大头针是P3和_(选填“A”或“B”)。答案 (1)见解析图a(2)1.53(1.501.56均正确)(3)A-30-基础夯实精准归纳题组突破强化提升-31-基础夯实精准归纳题组突破强化提升(3)光路图如图b所示,光线经两边沿相互平行的玻璃砖,出射光线平行于入射光线,即MNP4B。P1P2光线从棱镜右边侧面射出向底边偏折,如图b中P3A,所以填A。图b-32-基础夯实精准归纳题组突破强化提升2.(实验数据处理与误差分析)用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插
15、上两枚大头针P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3以及P1和P2的像,在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓,如图甲所示,其中O为两圆弧圆心,图中已画出经P1、P2点的入射光线。-33-基础夯实精准归纳题组突破强化提升(1)在图上补画出所需的光路。(2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角和折射角,请在图中的AB分界面上画出这两个角。(3)用所测物理量计算折射率的公式为n=。(4)为了保证在弧面CD得到出射光线,实验过程中,光线在弧面AB的入射角应适当(选填“小一些”“无所谓”或
16、“大一些”)。(5)多次改变入射角,测得几组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值,画出了如图乙所示的图象,由图象可知该玻璃的折射率n=。答案 (1)见解析图(2)见解析图(3)(4)小一些(5)1.5-34-基础夯实精准归纳题组突破强化提升解析 (1)连接P3、P4与CD交于一点,此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置,由于P1、P2的连线与AB的交点即为光线进入玻璃砖的位置,连接两交点即可作出玻璃砖中的光路,如图所示。(2)连接O点与光线在AB上的入射点即为法线,作出入射角和折射角如图中i、r所示。-35-基础夯实精准归纳题组突破强化提升3.(实验原理迁移)有人设计了一个测量液体折射
17、率的仪器,如图所示,在一圆盘上,过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF,在半径OA上,垂直盘面插下两枚大头针P1、P2,并保持P1、P2位置不变,每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中,而且总使得液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,然后在图中右上方区域观察P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1、P2的像。同学们通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据P3所插的位置,就可直接读出液体折射率的值,则:-36-基础夯实精准归纳题组突破强化提升(1)若AOF=45,OP3与OC的夹角为30,则P3处所对应的折射率的值为。(2)图中P3、P4两位置中处所对应的折射率的值大。(3)若某种待测液体的折射率为n=2,则要用此装置测其折射率,AOF应。-37-基础夯实精准归纳题组突破强化提升
物理第十三章 光学 电磁波 32 光的折射 全反射
