2024年高考物理第一轮复习：第1讲　光的折射　全反射课件PPT

这是一份2024年高考物理第一轮复习：第1讲　光的折射　全反射课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了主干知识·填一填，入射角，折射角，折射光，规律结论·记一记，必刷小题·测一测，限时规范训练等内容，欢迎下载使用。

第1讲　光的折射　全反射
必备知识新学法基础落实
一、光的折射与折射率1．折射光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象．2．折射定律(如图)
2．光的色散(1)色散现象白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱，如图．(2)成因由于n红＜n紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的__________不同，就是说紫光偏折的更明显些，当它们射到另一个界面时，__________的偏折角最大，__________偏折角最小．
1．光从光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角；从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角．2．在同种介质中，光的频率越高，折射率越大，传播速度越小，全反射的临界角越小．3．无论折射现象还是反射现象，光路都是可逆的．
二、经典小题速练1．水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63.如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是(　　)A．从水晶射入玻璃B．从水射入二硫化碳C．从玻璃射入水中D．从水射入水晶解析：C　要发生全反射，光必须从光密介质射入光疏介质，满足此条件的是C.
2.(粤教版选择性必修第—册P126T2)(多选)华裔科学家高锟被誉为“光纤之父”，他获得2009年诺贝尔物理学奖．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其纤芯和包层材料不同，光在纤芯中传播．下列关于光导纤维的说法正确的是(　　)A．纤芯的折射率比外套的大，光传播时在纤芯与包层的界面上发生全反射B．纤芯的折射率比外套的小，光传播时在纤芯与包层的界面上发生全反射C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大D．频率越低的光在光纤中传播的速度越大
3.(鲁科版选择性必修第一册P93T3) 如图所示，一束由两种单色光组成的复色光Ⅰ从空气中射向水面，进入水面后变成Ⅱ、Ⅲ两束光，折射角分别为α和β，且α>β，下列说法正确的是(　　)A．若光束Ⅱ是蓝光，光束Ⅲ有可能是紫光B．若光束Ⅱ是紫光，光束Ⅲ有可能是蓝光C．光束Ⅱ与光束Ⅲ在水中的速率之比v1∶v2＝sin β∶sin αD．光束Ⅱ与光束Ⅲ在水中的波长之比λ1∶λ2＝sin β∶sin α
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2．光路的可逆性在光的折射现象中，光路是可逆的．如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射．
2．(折射定律的综合应用)(2020·山东省泰安市高三下学期二模)如图所示，圆心角60°、半径为R的扇形AOB为透明柱状介质的横截面，一束平行于角平分线OM的单色光经由界面OA射入介质，折射光线平行于OB且恰好射向M(不考虑反射光线，已知光在真空中的传播速度为c)．求：(1)介质的折射率；(2)光在介质中的传播时间．
2.(三角形玻璃砖中的全反射问题)如图，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝60°，一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出，EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点，不计多次反射．(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角；(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？
解析：(1)光线在BC面上折射，作出多次折射后的光路如图所示．由折射定律，有：sin i1＝nsin r1①式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角．光线在AC面上发生全反射，由反射定律有i2＝r2②式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角，光线在AB面上发生折射，由折射定律有
nsin i3＝sin r3③式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角．由几何关系得i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30°④F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3)⑤由①②③④⑤式得δ＝60°.⑥(2)光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有nsin i2≥nsin C＞nsin i3⑦式中C是全反射临界角，满足nsin C＝1⑧由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为≤n＜2.⑨
命题点三　光的色散现象(自主学习)[核心整合]1．现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带．2．成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象．
[题组突破]1.(三棱镜的色散)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，其在玻璃三棱镜中的波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则(　　)A．λa＜λb，na＞nb　　　B．λa＞λb，na＜nbC．λa＜λb，na＜nb D．λa＞λb，na＞nb
2.(平行玻璃砖的色散)如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光．如果光束b是蓝光，则光束a可能是(　　)A．红光 B．黄光C．绿光 D．紫光
3．(球形玻璃的色散)虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明．两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图所示．M、N、P、Q点的颜色分别为(　　) A．紫、红、红、紫 B．红、紫、红、紫 C．红、紫、紫、红 D．紫、红、紫、红 解析：A　由题图可知，射到M点的光线进入玻璃球时的折射角小于射到N点的光线进入玻璃球时的折射角，所以玻璃球对射到M点的光的折射率大于玻璃球对射到N点的光的折射率，故M点的颜色为紫色，N点的颜色为红色；同理可得P点的颜色为红色，Q点的颜色为紫色，所以只有A项正确．
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素养培优34　三类光学元件对光路的控制特点平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制
(全反射棱镜对光路的控制)自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光照反射回去．某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角三棱镜(折射率n>)组成，棱镜的横截面如图所示．一平行于横截面的光线从O点垂直AB边射入棱镜，先后经过AC边和CB边反射后，从AB边的O′点射出，则出射光线是(　　)A．平行于AC边的光线①B．平行于入射光线的光线②C．平行于CB边的光线③D．平行于AB边的光线④解析：B　垂直AB边射入棱镜的光线经过两次全反射后又垂直AB边射出，故出射光线应是平行于入射光线的光线②，故选项B正确．
(平板玻璃砖对光路的控制)如图所示，a、b和c是三块平行玻璃砖，它们相互之间也平行，折射率大小na＞nb＞nc，厚度之比ha∶hb∶hc＝3∶2∶1.一束单色光从空气以入射角i射到a的上表面，在a、b、c中光线的侧移分别为da、db、dc.则(　　)A．逐渐增大i，从c下表面射出的光线将消失B．逐渐减小i，从c下表面射出的光线将消失C．在i一定时，da∶dc＝3∶1D．在i一定时，db∶dc＞2∶1解析：D　光线在任一块平行玻璃砖上表面的折射角与下表面的入射角相等，根据光路可逆性，知无论增大或减小i都不会在玻璃砖下表面发生全反射，故AB项错误；在平行玻璃砖发生的侧移与玻璃砖的厚度成正比，随折射率的增大而增大，所以，在i一定时，da∶dc＞3∶1，db∶dc＞2∶1，故C项错误，D项正确．
(玻璃球对光路的控制)直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图所示．则a、b光相比(　　)A．玻璃对a光的折射率较大B．玻璃对a光的临界角较小C．b光在玻璃中的传播速度较小D．b光在玻璃中的传播时间较短
[基础巩固]1．在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源，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，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下：①c光的频率最大；②a光的传播速度最小；③b光的折射率最大；④a光的波长比b光的短，根据老师的假定，以上回答正确的是(　　)A．①②　　　　　　　B．①③C．②④ D．③④
2.(2021·浙江卷)用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示．入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d，已知光束a和b间的夹角为90°，则(　　)A．光盘材料的折射率n＝2B．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二C．光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度D．光束c的强度小于O点处折射光束OP的强度
3．(多选)如图所示的是在四川景区九寨沟拍摄的一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的树枝和池底都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和绿树的倒影，水面下的景物则根本看不到．下列说法正确的是(　　)A．远处山峰的倒影非常清晰，是因为来自山峰的光线在水面上发生了全反射B．光从空气射入水中，光的波速变小，波长变小C．远处水面下景物的光线到水面处，入射角较大，可能发生了全反射，所以看不见D．来自近处水面下景物的光射到水面处，入射角较小，反射光强而折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人的眼睛中
解析：BC　远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了反射，但不是全反射，因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生，故A错误．光线由空气射入水中，光的波速变小，频率不变，由波速公式v＝λf知波长变小，故B正确．远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，当入射角大于或等于全反射临界角时能发生全反射，光线不能射出水面，因而看不见，故C正确．近处水面下景物的光线到水面处，入射角越小，反射光越弱而折射光越强，射出水面而进入人眼睛中的能量越多，故D错误．
5．两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象(α>β)．下列结论中正确的是(　　)A．光束b的频率比光束a低B．在水中的传播速度，光束a比光束b小C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D．若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大
6．(2021·广东卷)如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的．光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为α，折射角为β；光从P点射向外侧N点，刚好发生全反射并被Q接收，求光从玻璃射向空气时临界角θ的正弦值表达式．
10．(2021·河北卷)将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置，圆心上下错开一定距离，如图所示．用一束单色光沿半径照射半圆柱体A，设圆心处入射角为θ.当θ＝60°时，A右侧恰好无光线射出；当θ＝30°时，有光线沿B的半径射出，射出位置与A的圆心相比下移h.不考虑多次反射．求：(1)半圆柱体对该单色光的折射率；(2)两个半圆柱体之间的距离d.
11.(2021·湖南卷)我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播．身高1.6 m的人站在水平地面上，其正前方0.6 m处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为1.0 cm、深度为1.4 cm，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半．此时，由于孔洞深度过大，使得成像不完整，如图所示．现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射． (1)若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？(2)若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？