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2022-2023年高考物理一轮复习 第14章第3讲光的折射全反射课件
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这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 第14章第3讲光的折射全反射课件,共60页。PPT课件主要包含了过好双基关,研透命题点,课时精练,微点讲座系列12,随堂巩固练,光的折射定律折射率,全反射光导纤维,命题点一,命题点二,光路控制和色散等内容,欢迎下载使用。
1.折射定律(1)内容:如图1所示,折射光线与入射光线、法线处在 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 比.
(3)在光的折射现象中,光路是 的.
2.折射率(1)折射率是一个反映介质的 的物理量.
(3)计算公式:n= ,因为vnsin i3⑤式中C是全反射临界角,满足nsin C=1⑥
4.(实验:测量玻璃的折射率)在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中,甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图18①、②和③所示,其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的其他操作均正确,且均以aa′、bb′为界面画光路图.
(1)甲同学测得的折射率与真实值相比_____(填“偏大”“偏小”或“不变”).
解析 用题图①测定折射率时,测出的折射角偏大,折射率偏小;
(2)乙同学测得的折射率与真实值相比_____(填“偏大”“偏小”或“不变”).
解析 用题图②测定折射率时,只要操作正确,则测得的折射率与真实值相同;
(3)丙同学测得的折射率与真实值相比_____________________________.
可能偏大、可能偏小、可能不变
解析 用题图③测定折射率时,无法确定折射光线折射角与真实值的大小关系,所以测得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不变.
1.(多选)如图1所示,两束平行的黄光射向截面ABC为正三角形的玻璃三棱镜,已知该三棱镜对该黄光的折射率为 ,入射光与AB界面夹角为45°,光经三棱镜后到达与BC界面平行的光屏PQ上,下列说法中正确的是A.两束黄光从BC边射出后仍是平行的B.黄光经三棱镜折射后偏向角为30°C.改用红光以相同的角度入射,出射光束仍然平行,但其偏 向角大些D.改用绿光以相同的角度入射,出射光束仍然平行,但其偏 向角大些
由几何关系可知折射光线在三棱镜内平行于底边AC,由对称性可知其在BC边射出时的出射角也为i=45°,因此光束的偏向角为30°,且两束光平行,则A、B正确;
由于同种材料对不同颜色的光折射率不同,相对于黄光而言红光的折射率较小,绿光的折射率较大,因此折射后绿光的偏向角大些,红光的偏向角小些,则C错误,D正确.
2.如图2所示,某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率.在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线,并让入射光线过圆心O,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,连接OP3,图中MN为分界线,虚线半圆与玻璃砖对称,B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点,AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点.
(1)设AB的长度为l1,AO的长度为l2,CD的长度为l3,DO的长度为l4,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量______,则玻璃砖的折射率可表示为____.
因此只需测量l1和l3即可.
(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,由此测得玻璃砖的折射率将______(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
解析 玻璃砖顺时针转过一个小角度,在处理数据时,认为l1是不变的,
3.如图3所示,在折射率为n的玻璃平板上方的空气中有点光源S,点光源到玻璃板的上表面的距离为h.从S发出的光线SA以入射角α入射到玻璃板上表面,经过玻璃板后从下表面射出.若沿此光线传播的光从光源S到玻璃板上表面的传播时间是在玻璃板中传播时间的一半,则玻璃板的厚度d是多少?
解析 设从S到A的距离为l1,则h=l1cs α在玻璃中,设折射角为θ,从A到B距离为l2,则d=l2cs θ
在空气中,若S到A经历时间为t,则l1=ct在玻璃中,从A到B经历时间为2t,则l2=2vt
4.如图4,一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体,O点为球心;下半部是半径为R、高为2R的圆柱体,圆柱体底面镀有反射膜.有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入,该光线与OC之间的距离为0.6R.已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射).求该玻璃的折射率.
解析 如图,根据光路的对称性和光路可逆性,与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行.这样,从半球面射入的折射光线,将从圆柱体底面中心C点反射.设光线在半球面的入射角为i,折射角为r.由折射定律有sin i=nsin r①
由几何关系,入射点的法线与CO的夹角为i.
式中L是入射光线与OC的距离,L=0.6R.
5.一半径为R的半圆形玻璃砖横截面如图5所示,O为圆心,一束平行光线照射到玻璃砖MO′面上,中心光线a沿半径方向射入玻璃砖后,恰在O点发生全反射,已知∠aOM=45°.求:(1)玻璃砖的折射率n;
(2)玻璃砖底面MN出射光束的宽度.(不考虑玻璃砖MO′N面的反射)
解析 分析可知:进入玻璃砖入射到MO段的光线均发生全反射,从O′点入射的光的路径如图所示.
故从D点射出的光线与入射光线平行
6.现有一三棱柱工件,由透明玻璃材料制成.如图6所示,其截面ABC为直角三角形,∠ACB=30°,现在有一条光线沿着截面从AC边上的O点以45°的入射角射入工件折射后到达BC边的中点并发生了全反射,后垂直于AB边射出.已知光在空气中的传播速度为c.(1)求透明玻璃材料的折射率;
解析 光路图如图所示DE光线垂直AB射出,所以∠EDB=∠ODC=30°,折射角r=30°,
(2)若BC=a,求光线在玻璃材料内传播的时间.
7.一直桶状容器的高为2l,底面是边长为l的正方形;容器内装满某种透明液体,过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图7所示.容器右侧内壁涂有反光材料,其他内壁涂有吸光材料.在剖面的左下角处有一点光源,已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直,求该液体的折射率.
解析 设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1,折射角为r1.在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C,连接C、D,交反光壁于E点,由光源射向E点的光线,反射后沿ED射向D点.光线在D点的入射角为i2,折射角为r2,如图所示.设液体的折射率为n,由折射定律有nsin i1=sin r1①nsin i2=sin r2②由题意知r1+r2=90°③
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