2024年高考物理一轮复习第十五章第1节光的折射全反射课件

这是一份2024年高考物理一轮复习第十五章第1节光的折射全反射课件，共54页。PPT课件主要包含了光的折射定律，折射定律，折射角的，折射率，入射角的正弦，折射角的正弦，频率决定，偏折程度，全反射，入射角等内容，欢迎下载使用。

第1节 光的折射 全反射
1.折射现象：光从一种介质进入另一种介质时传播方向______的现象.
(1)内容：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_______________成正比.
sin θ1sin θ2
＝n12(θ1、θ2 分别为入射角和折射角，n12 是
(2)表达式：比例常数).
1.定义：光从真空射入某种介质发生折射时，_____________与______________之比，叫做这种介质的折射率.2.定义式：n＝________.折射率由介质本身的光学性质和光的
3.计算公式：n＝________，因为 v＜c，所以任何介质的折射
率都大于________.
对两种介质来说，若 n1>n2，则折射率为 n1 的介质称为______介质，折射率为 n2 的介质称为光疏介质.4.物理意义：折射率是表示光从一种介质进入另一种介质时，发生____________的物理量，与入射角θ1 及折射角θ2 的大小无关.
1.定义：光从光密介质入射到光疏介质的分界面上时，当______________增大到某一角度时，折射光线消失，只剩下反射光线的现象.2. 条件：①光从____________ 介质射向光疏介质；②入射角
____________临界角.
3.临界角：折射角等于 90°时的入射角.若光从光密介质(折射率为 n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为 C，则 sin C＝____.
4.应用：全反射棱镜、____________.
1.光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散.白光通过三棱镜会分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光.
2.光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长有序
(1)定义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白
光的色散表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，使复色光发生
【基础自测】1.判断下列题目的正误.
(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)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小.(
(5)已知介质对某单色光的临界角为 C，则该介质的折射率等
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√
2.如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越大的
A.折射角越大，表示这种介质对光的偏折作用越大B.折射角越大，表示这种介质对光的偏折作用越小C.折射角越小，表示这种介质对光的偏折作用越大D.折射角越小，表示这种介质对光的偏折作用越小
解析：根据折射定律 n＝
，当光以同一入射角从真空向
介质入射时，sin θ1 一定，n 越大，sin θ2 就越小，θ2 越小，说明光偏离原来的传播方向角度就越大.答案：C
3.如图 15-1-1 是同一单色光从介质 a 射向介质 b 时的光路图，
图 15-1-1A.a 是光密介质，b 是光疏介质B.增大入射角，光在界面可能发生全反射C.光在介质 a 中的频率大于在介质 b 中的频率D.光在介质 a 中的传播速度大于在介质 b 中的传播速度
解析：结合光路图可判定入射角大于折射角，可知介质 a 是光疏介质，b 是光密介质，A 错误.全反射发生在从光密介质到光疏介质过程，B 错误.同一单色光在不同介质中传播，频率不变，即光在介质 a 中的频率等于在介质 b 中的频率，C 错误.由折射率
介质 b 中的传播速度，D 正确.
4.(2022 年广东惠州调研)如图 15-1-2 是网络信号在一段光纤
中传播的示意图，则下列说法正确的是(图 15-1-2
A.纤芯的折射率应小于外包层的折射率，才能使光信号在二
者之间的界面处发生全反射
B.增大左端面的入射角θ，外包层与纤芯之间的界面处发生全
C.增大左端面的入射角θ，左端面的折射角随之增大D.增大左端面的入射角θ，纤芯的折射率随之增大
解析：纤芯的折射率应大于外包层的折射率，才能使光信号在二者之间的界面处发生全反射，A 错误.根据全反射临界角公式 sin C质有关，与入射角θ无关，增大左端面的入射角θ，纤芯的折射率不变，外包层与纤芯之间的界面处发生全反射的临界角不变，BD 错误.
，折射角 sin γ＝
射角θ，纤芯的折射率不变，左端面的折射角随之增大，C 正确.答案：C
热点 1 折射现象与折射率[热点归纳]
(1)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光
(2)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.(3)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率
2.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制：
考向 1 折射定律的应用【典题 1】(2021 年辽宁辽阳模拟)如图 15-1-3 所示，边长为 L的等边三棱镜 ABC，BC 面镀有反光膜(厚度不计)，一单色光从 AB面上的 D 点与 AB 面成 30°角射入三棱镜，经 BC 镜面反射后，从
解得 r′＝60°，B 错误.光在棱镜中的传播速度大
考向 2 平行玻璃砖对光路的控制【典题 2】如图 15-1-4 所示，边长为 L 的正方体透明介质放透明介质的左侧 AB 面射出一束光，当此光线与水平面夹角为 53°时，在 AB 面的折射光线刚好照射到 C 点，则该透明介质对光的
折射率为(sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6)(
解析：根据题意画出光路图如图 D67 所示，设光在 AB 面的入射点为 E，由题意可知入射角 i＝53°，由几何
考向 3 三棱镜对光路的控制【典题 3】如图 15-1-5，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中 O 点)，然后用横截面为等边三角形 ABC 的三棱镜压在这个标记上，小标记位于 AC 边上.D 位于 AB 边上，过D 点做 AC 边的垂线交 AC 于 F.该同学在 D 点正上方向下顺着直线 DF 的方向观察.恰好可以看到小标记的像；过 O 点做 AB 边的垂线交直线 DF于 E ；DE ＝2 cm ，EF ＝1 cm. 求三棱镜的折射
率.(不考虑光线在三棱镜中的反射)
解：过 D 点作 AB 边的垂线 NN′，连接 OD，则∠ODN＝α为 O 点发出的光线在 D 点的入射角.设该光线在 D 点的折射角为β，如图 D68 所示.根据折射定律有图 D68
nsin α＝sin β
式中 n 为三棱镜的折射率，由几何关系可知
∠β＝60°∠EOF＝30°
EF＝OEsin ∠EOF
根据题给条件可知，△OED 为等腰三角形，有α＝30°由①②⑥式得 n＝ .
【迁移拓展 1】(2019 年新课标Ⅲ卷)如图 15-1-6，直角三角形ABC 为一棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝30°.一束光线平行于底边 BC 射到 AB 边上并进入棱镜，然后垂直于 AC 边射出.
(1)求棱镜的折射率.
(2)保持 AB 边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到 BC 边
上恰好有光线射出.求此时 AB 边上入射角的正弦.
解：(1)光路图及相关量如图 D69 所示.
光束在 AB 边上折射，由折射定律得
式中 n 是棱镜的折射率.由几何关系可知
α＋β＝60° ②由几何关系和反射定律得β＝β′＝∠B ③联立①②③式，并代入 i＝60°得 n＝ . ④(2)设改变后的入射角为 i′，折射角为α′，由折射定律得sin i′＝n ⑤sin α′依题意，光束在 BC 边上的入射角为全反射的临界角 C，且
由几何关系得 C＝α′＋30°
由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为
考向 4 透明球对光的控制【典题 4】(2022 年广东潮州二模)如图 15-1-7 所示，半圆形玻璃砖放在水平地面上，玻璃砖最低点 B 与地面接触，平面 AC 水平.一束由红光和紫光两种单色光组成的复合光斜射到圆心 O，方向与平面 AC成θ＝30°角，光线经玻璃砖折射后照射在地面上留下
两个亮点 P、Q，测得 BP＝
砖对红光折射率为_______.若不考虑光的反射，光在真空中的传播速度为 c，则两种单色光在玻璃砖
中传播的时间差为________.
解析：紫光的折射率大，红光的折射率小，所以 P 是紫光，Q 是红光.设入射角为 i，红光折射角为β，紫光折射角为α，光路如图 D70 所示.图 D70
两种单色光在玻璃砖中传播的时间差
热点 2 全反射现象的理解及应用[热点归纳]
1.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.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.
(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
(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
(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.
2.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.
(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、运算，解决问题.
3.求解全反射现象中光的传播时间的一般思路：
考向 1 全反射中的临界问题【典题 5】(多选，2020 年山东卷)截面为等腰直角三角形的三棱镜如图 15-1-8 甲所示.DE 为嵌在三棱镜内部紧贴 BB′C′C 面的线状单色可见光光源，DE 与三棱镜的 ABC 面垂直，D 位于线段 BC 的中点.图乙为图甲中 ABC 面的正视图.三棱镜对该单色光的折射率为 ，只考虑由 DE 直接射向侧面 AA′C′C 的光线.下列
C.若 DE 发出的单色光频率变小，AA′C′C 面有光出射的区域面积将增大D.若 DE 发出的单色光频率变小，AA′C′C 面有光出射的区域面积将减小
出的光，竖直向上从 M 点射出的光线恰好是出射光线的边缘，同时 C 点也恰好是出射光线的边缘，如图 D71 所示，因此光线只能从 MC 段射出，根据几何关系可知，M 恰好为 AC 的中点，因此在 AA′C′C 平面上有一半的面积有光线射出，故 A 正确，B 错
误.由于频率越高，折射率越大，当光源发出的光的频率变小，折射率也会变小，导致临界角会增大，这时 M 点上方也会有光线出射，因此出射光线区域的面积将增大，故 C 正确，D 错误.
考向 2 折射定律与全反射综合【典题 6 】(2022 年广东梅州二模) 如图15-1-9 所示，直角三棱镜 ABC 置于空气中，一细束单色光从直角三棱镜的 AC 面的中点垂直射入，进入三棱镜后在 AB 面恰好发生全反射，已知∠ABC＝30°，AC 边长等于 L.MN 为一光
屏，且与 BC 边垂直.求：(1)该三棱镜的折射率 n.(2)最终打在光屏上的光斑到 B 点的距离 s.
解：(1)由几何关系可知光线在 AB 面上的入射角为 60°，由临界角公式可知
(2)如图 D72，光线在 BC 面上的 E 点同时发生反射和折射，投射到光屏上的 P、Q 两点.且由几何关系可得
在 E 点发生反射现象时，根据几何关系光斑 P 点到 B 点的距离BP＝BEtan 60°＝L
在 E 点发生折射时，由 n＝
sin αsin 30°
【迁移拓展 2】某透明物体的横截面如图 15-1-10 所示，其中ABC 为等腰直角三角形，直角边的长度为 L，ADC 为半圆，其圆心 O 在 AC 边的中点，此透明物体的折射率 n＝ .若一束宽度与 AB 边长度相等的平行光从 AB 边垂直射入透明物体，经过 BC边全反射后能照亮(即有光射出)半圆某区域.则半圆 ADC 上被照亮(即有光射出)的