高三物理一轮复习第十三章光学1光的折射全反射课件

2019高考一轮总复习 • 物理
第十五章
光 电磁波与相对论 第1讲 光的折射 全反射
2019高考一轮总复习 • 物理
微知识 1 光的直线传播
1．光源 光源是能自行发光的物体，它的特点是能将其他形式的能转化为 光能 。
光在介质中的传播就是 能量 的传播。
2．光沿直线传播的条件及光速
(1)光在同种 均匀 介质中，总是沿着直线传播，光在真空中的传播速度 c
2019高考一轮总复习 • 物理
典|例|微|探 【例 1】 某次探矿时发现一天然透明矿石，经测量其折射率 n＝ 2。 人工打磨成球形后置于空气中(如图所示)，已知球半径 R＝10 cm，MN 是 一条通过球心 O 的直线，单色细光束 AB 平行于 MN 射向球体，B 为入射 点，AB 与 MN 间距为 d＝5 2 cm，CD 为出射光线。求：
2019高考一轮总复习 • 物理
二、对点微练 1．(光的反射和折射)一束复色光由空气射向一块平ห้องสมุดไป่ตู้平面玻璃砖，经 折射分成两束单色光 a、b。已知 a 光的频率小于 b 光的频率。下列哪个光 路图可能是正确的( )
2019高考一轮总复习 • 物理
解析 因 a 光的频率小于 b 光的频率，则 a 光的折射率小于 b 光的折射 率，射入玻璃后 a 光的折射角较大；两种光从玻璃中岀射时应该平行射出， 故选 B 项。
微考点 1 折射定律的理解和应用 核|心|微|讲
对折射率的理解 1．公式 n＝ssiinnθθ12中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空， θ1 总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2 总是介质中的光线与法线间的夹 角。 2．折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关。 3．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。 4．折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种 介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。 5．同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。

高考一轮总复习•物理
第1页
第十三章 光 电磁波 相对论
第1讲 光的折射 全反射
高考一轮总复习•物理
第2页
素养目标 1.了解光的折射和全反射现象．(物理观念) 2.了解折射率的概念和折射定 律．(物理观念) 3.知道光的色散的成因及各种色光的比较．(物理观念) 4.分析光的折射和 全反射问题的一般思路．(科学思维)
高考一轮总复习•物理
第30页
解析：(1)光在透明体中反射两次后垂直于 B 端面射出时，光路图如图甲所示，根据对 称性，光每次反射的入射角相同，都为 θ＝45°.光传播的路程为 4Rcos θ，光在介质中的速度 v＝nc，可以求出光在透明体中的运动时间 t＝2 2cnR.
高考一轮总复习•物理
第31页
高考一轮总复习•物理
解析：由题意作出光路图如图所示
第19页
光线垂直于 BC 方向射入，根据几何关系可知入射角为 45°，由于棱镜折射率为 2，根 据 n＝ssiinn ri，有 sin r＝12，则折射角为 30°
∠BMO＝60°，因为∠B＝45°，所以光在 BC 面的入射角为 θ＝90°－(180°－60°－45°) ＝15°
高考一轮总复习•物理
第26页
典例 2 (2023·湖南卷)(多选)一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援 人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为 α，如图 所示．他发现只有当 α 大于 41°时，岸上救援人员才能收 到他发出的激光光束，下列说法正确的是( )
A．水的折射率为sin141° B．水的折射率为sin149° C．当他以 α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角 小于 60° D．当他以 α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角 大于 60°

考点自测 考点一 光的折射
1．[2013· 福建理综]一束由红、紫两色光组成的复色光， 从空气斜射向玻璃三棱镜．下面四幅图中能正确表示该复色 光经三棱镜折射分离成两束单色光的是( )
A
B
C 图 13－1－3
D
解析：光的频率越高，折射率越大，所以紫光的偏折程 度大，B 正确．
答案：B
2．(多选题)如图 13－1－4 所示，光在真空和介质的界面 MN 上发生偏折，那么下列说法正确的是( )
2．光沿直线传播的条件及光速 3 均匀 介质中，总是沿着直线传播，光在 (1)光在同种□
8 3.0 × 10 m/s 4 真空中的传播速度 c＝□
.光在任何介质中的
5 小于 c . 传播速度都□ (2)若 n 为介质的折射率，则光在此介质中的传播速度 v 6 ＝□
c n
.
二、光的折射 1．折射现象 7 光从一种介质进入另一种介质时，在界面上光路发生□
图 13－1－4
A．光是从真空射向介质 B．介质的折射率为 1.73 C．光在介质中的传播速度为 1.73×108 m/s D．反射光线与折射光线成 60° 角
图 13－1－1
3．实验器材 玻璃砖，白纸，木板，大头针，图钉，量角器(或圆规)， 三角板，铅笔． 4．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 作为入射光线， 并过 O 点画出界面 aa′的法线 NN′(如图 13 －1－2 所示)．
Hale Waihona Puke (8)用量角器量出入射角 θ1 和折射角 θ2 的度数． (9)从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入 自己设计的表格里． (10)用上面的方法分别作出入射角是 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．

点射出后恰好进入眼睛，折射光线的反向延长线经过杯子右下端 C 点，如
图所示；设入射角为 α，折射角为 β，由折射定律得 n＝ssiinnαβ
尝试解答
在 Rt△ABC、Rt△ABD 中，由几何关系可得
sinβ＝sin∠BAC＝
3d 9d2＋h2
sinα＝
d d2＋h2
3 d2＋h2 联立解得 n＝ 9d2＋h2。
一 堵点疏通
1．折射率的大小由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角 的大小无关。( √ )
2．光密介质和光疏介质是相对而言的。同一种介质，相对于其他不同 的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。( √ )
3．我国使用的宽带光纤通信网络利用了光的衍射原理。( × ) 4．光由一种介质进入另一种介质时，光的频率不变。( √ ) 5．不同颜色的光在真空中的传播速度都相同。( √ ) 6．当光发生全反射时反射光的能量小于入射光的能量。( × )
解析
考点细研 悟法培优
考点 1 折射定律及折射率的理解与应用
1. 对折射率的理解 (1)公式 n＝ssiinnθθ12中，光不论是从真空射入介质，还是从介质射入真空， θ1 都是指真空中的光线与法线间的夹角，θ2 都是指介质中的光线与法线间 的夹角。 (2)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中 传播速度的大小，v＝nc。
(2)如图，设当液面下降至 MN 时，下降高度为 H，硬币刚好从视线中
完全消失，此时来自硬币右端 E 的光线经 MN 面折射，从杯子左边缘 A 点
射出后恰好进入眼睛，折射光线的反向延长线经过杯子右下端 C 点，由△
AGF∽△ADC 可得Hh ＝2dd，解得 H＝h2。
尝试解答
光的折射问题的规范求解 (1)一般解题步骤 ①根据题意作出光路图，注意准确作出法线。对于球形玻璃砖，法线 是入射点与球心的连线。 ②利用数学知识找到入射角和折射角。 ③利用折射定律列方程。 (2)应注意的问题 ①入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角。 ②应用公式 n＝ssiinnθθ12时，要准确确定哪个角是 θ1，哪个角是 θ2。 ③在折射现象中，光路是可逆的。

A
B
C
D
图 13－1－3
解析：光的频率越高，折射率越大，所以紫光的偏折程 度大，B 正确．
答案：B
2．(多选题)如图 13－1－4 所示，光在真空和介质的界面 MN 上发生偏折，那么下列说法正确的是( )
图 13－1－4
A．光是从真空射向介质 B．介质的折射率为 1.73 C．光在介质中的传播速度为 1.73×108 m/s D．反射光线与折射光线成 60°角
1 A.6πR
1 C.3πR
1 B.4πR
5 D.12πR
图 13－1－7 解析：本题考查光的折射与全反射，意在考查考生综合应用数 学知识、正确作出几何光路图解决几何光学问题的能力．作出如图 13－1－7 所示的几何光路图，其中 N 点为从 O 点入射的折射光线， 故圆弧 NB 段没有光线从 AB 圆弧射出，由折射定律ssiinnri＝n 可知 sins∠in4B5O°N＝ 2，即∠BON＝30°.若在圆弧 AB 上的 M 点，折射光
(8)用量角器量出入射角 θ1 和折射角 θ2 的度数． (9)从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入 自己设计的表格里． (10)用上面的方法分别作出入射角是 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．
(11)算出不同入射角时ssiinnθθ12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ssiinnθθ12的平均值，这就是 玻璃的折射率．
(2)量出线段 EF 和 GH 的长．
EF (3)由折射定律 n＝ssiinnθθ12＝GOHE，
OG
因为作图时量得 OE＝OG，
所以玻璃的折射率为 n＝GEHF. 答案：(1)见图 13－1－9

第3节
光的折射
全反射
第3节
光的折射 全反射
物理
第3节
光的折射
全反射
物理
第3节
光的折射
全反射
(1)光的传播方向发生改变的现象叫光的折射。
(2)折射率跟折射角的正弦成正比。
(3)只要入射角足够大，就能发生全反射。
(4)折射定律是托勒密发现的。
( ×)
(× )
(× )
(×)
(5)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小。
线，假设它斜射到玻璃上表面的A′点发生折射，根据折射定律有 nsin θ＝sin α ①
物理
第3节
光的折射
全反射
式中，n 是玻璃的折射率，θ 是入射角，α 是折射角。现假设 A′恰好在纸片边缘。由题意，在 A′点刚好发生全反射，故 π α＝ 2 L sin θ＝ 2 L ＋h 2 由题意，纸片的半径应为 R＝L＋r 联立以上各式得 n＝
(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。
物理
第3节
光的折射
全反射
2．求解全反射现象中光的传播时间的一般思路
(1)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生 c 变化，即v＝n。
(2)全反射现象中，光的传播路程应结合光路图与几何关系 进行确定。
(√ )
(6)已知介质对某单色光的临界角为C，则该介质的折射率等于 1 。 sin C
(7)密度大的介质一定是光密介质。
物理
(√ )
(× )
第3节
光的折射
全反射
要点一
折射定律及折射率的应用
1．对折射率的理解
sin θ1 (1)公式n＝ 中，不论是光从真空射入介质，还是从介 sin θ2 质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质 中的光线与法线间的夹角。

实验步骤和操作要点
实验步骤 1. 准备实验器材，包括平行光源、半圆形玻璃砖、光屏、大头针等。
2. 将半圆形玻璃砖放在白纸上，用铅笔描出直径AB和半径OC。
实验步骤和操作要点
3. 插上大头针P1和P2，使P1和P2的 连线与AB垂直。
5. 移开玻璃砖，连接P3和P4，与AB 相交于O点，连接OC即为折射光线。
两列或多列频率相同、振动方向相同 、相位差恒定的光波在空间某些区域 相遇时，光强分布出现稳定的强弱相 间的现象。
干涉条件
双缝干涉
通过双缝的两列光波在屏上产生明暗 相间的干涉条纹，条纹间距与光波长 成正比。
两列光波的频率相同、振动方向相同 、相位差恒定。
光的衍射现象和条件
衍射现象
光波在传播过程中遇到障 碍物或小孔时，偏离直线 传播的现象。
衍射条件
障碍物或小孔的尺寸与光 波长相当或比光波长小。
单缝衍射
通过单缝的光波在屏上产 生中央亮纹，两侧为明暗 相间的衍射条纹。
光的偏振现象和应用
偏振现象
光波在传播过程中，振动方向相 对于传播方向的不对称性。
偏振光的产生
通过偏振片可以选择性地让某一方 向振动的光波通过。
偏振光的应用
在摄影、显示技术、光学仪器等领 域有广泛应用，如消除反射光的干 扰、提高显示对比度等。
4. 在白纸上竖直插上两枚大头针P3和 P4，透过玻璃砖观察，调整视线使P3 挡住P1和P2的像，再调整P4挡住P3 和P1、P2的像。
实验步骤和操作要点
01
操作要点
02
03
04
确保大头针插得竖直且彼此平 行。
调整视线时，确保透过玻璃砖 能清晰看到大头针的像。
移开玻璃砖时要小心，不要改 变白纸和玻璃砖的位置。