高考物理一轮复习第十五章第一节光的折射全反射课件

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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.
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、____________.
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
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)√　(5)√
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 15-1-2A.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
本身性质有关，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
增大左端面的入射角θ，纤芯的折射率不变，左端面的折射角随之增大，C 正确.
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】(2023 年江苏联考)如图 15-1-3所示，在“测玻璃砖折射率”实验中，平行玻璃砖 abcd 与屏 P 平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射玻璃砖上 O 点，此时在屏上的 S1 处有激光点，移走玻璃砖，激光点移到 S2 处，A、B 为玻璃砖 ad 边上的两点，其中 OA 与 ad 边垂直，B 点是线段 OS2 与 ad 的交点，已经测
出 AB＝l1，OA＝l2，S1S2＝l3，则玻璃砖的折射率 n 是(
解析：根据题意画出光路图如图 D72 所示.设在 C 点光线入射角为θ、折射角为α，则根据折射定律有 n sin θ＝sin α，由于射入玻璃砖的入射角等于射出玻璃砖的折射角，则 S1S2 ＝
考向 2 平行玻璃砖对光路的控制【典题 2】(2023年江西九江二模)如图15-1-4 所示，一玻璃工件的横截面是边长为 L 的正方形，在工件右侧与 CD 边相距 L 处放置一平行于 CD 边的光屏.一束单色光从 AB边的中点 O 以入射角α＝60°斜向上射入工件内部，CD 边的中点 O′有光透出，光屏上出现两个光点，光在真空中的传播速度为 c，求：
(1)光屏上两个光点之间的距离.(2)光屏上最早出现两个光点的时间差.
解：(1)光路图如图 D73 所示.图 D73
考向 3 三棱镜对光路的控制【典题 3】(2023 年浙江卷)如图 15-1-5所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图.一细黄光束从直角边 AB 以角度θ入射，依次经 AC 和 BC 两次反射，从直角边 AC 出射.出射光线相对于入射光
线偏转了α角，则α(A.等于 90°B.大于 90°C.小于 90°
D.与棱镜的折射率有关
解析：题图已经画出此过程中光的传播路径，通过 BC 作出△ABC 的对称图形，如图 D74 所示.根据对称性可知，从 CD 边射出的光线与法线的夹角也为θ，所以光线从 AC 射出时与法线的夹角也为θ.由于垂直于 AB 的法线与垂直于 AC 的法线相互垂直，根据数学知识(一个角的两边与另一个角的两边互相垂直，这两个角相等或互补)可知，从AC 边射出的光线与入射光线相互垂直，故出射光线
相对于入射光线偏转角α＝90°，选 A.答案：A
R，BQ＝R.则玻璃砖
考向 4 透明球对光的控制【典题 4】(2022 年广东潮州二模)如图15-1-6 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＝
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 D75 所示.
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
(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：
(1)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变
(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
考向 1 全反射中的临界问题【典题 5】(多选)截面为等腰直角三角形的三棱镜如图 15-1-7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.下列说法正确的是(
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 D76 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】(多选，2023 年广东湛江一模)夜晚高速公路的路标在灯光的照射下特别亮，主要是因为使用了由大量均匀透明介质球组成的反光材料.如图 15-1-8 所示，介质球的球心位于 O 点，半径为 R.平行于直径 AOB 的单色光从空气射入介质球，其中一条光线沿 CD 射入球体，在球内表面经一次反射后，再次折射回空气
中时出射光线恰好与 CD 平行.已知 CD与 AB 间的距离为
在真空中的传播速度为 c，则(
A.光线经过一次折射一定射到 B 点
B.光线经过一次折射对应的折射角为 45°