【紅對(duì)勾】2012高考物理 光的折射 全反射 色散課件

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1、內(nèi)容要求光的折射定律折射率全反射光導(dǎo)纖維光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃的折射率用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)本章包括“光的折射”、“光的波動(dòng)性”兩部分“光的折射”以光的直線傳播為基礎(chǔ)，主要討論光的折射現(xiàn)象中所遵循的基本規(guī)律折射定律其中光的折射定律、折射率、全反射現(xiàn)象及幾何光路圖是本章的重點(diǎn)之一對(duì)光的波動(dòng)性這部分內(nèi)容，高考命題一般比較簡(jiǎn)單，由于這部分知識(shí)大多是從理論上作了初步解釋，沒(méi)有嚴(yán)格的定量推導(dǎo)，命題的方向?qū)⑼怀鰧?shí)際現(xiàn)象的解釋和應(yīng)用，如增透膜、劈尖干涉等本章復(fù)習(xí)的重點(diǎn)及核心內(nèi)容是光的折射定律、全反射現(xiàn)象和光的干涉等掌握光的折射定律及折射率的計(jì)算，會(huì)分析全反射現(xiàn)象，了解光導(dǎo)纖維的工作原理在光的波

2、動(dòng)性的復(fù)習(xí)中，應(yīng)會(huì)分析干涉條件及干涉等現(xiàn)象本章所涉及的概念、規(guī)律、現(xiàn)象必須理清并熟練掌握復(fù)習(xí)時(shí)，一定要多看課本，尤其是與實(shí)際聯(lián)系較多的內(nèi)容要反復(fù)閱讀，加深理解 課時(shí)1光的折射全反射色散知識(shí)點(diǎn)一光的折射定律 知識(shí)回顧光的折射：光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)中，在兩種介質(zhì)的界面處， 發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫光的折射光的折射定律：折射光線、法線、入射光線都在 ；折射光線和入射光線分居在 兩側(cè)；入射角的正弦值與折射角的正弦值的比值 ， 傳播方向傳播方向同一個(gè)平面內(nèi)同一個(gè)平面內(nèi)法線法線恒定恒定 要點(diǎn)深化1在光的折射中光路是可逆的2折射不僅可以改變光的傳播方向，還可以改變光束的性質(zhì)3光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，

3、折射角大小隨著入射角大小的變化而變化，但是兩個(gè)角的正弦值之比恒定 基礎(chǔ)自測(cè)如圖1所示，光線以入射角1從空氣射向折射率n的玻璃表面(1)當(dāng)入射角145時(shí)，反射光線與折射光線間的夾角為多少？(2)當(dāng)入射角1為多少時(shí)，反射光線與折射光線垂直圖圖1知識(shí)點(diǎn)二折射率 知識(shí)回顧折射率：光從空氣或真空進(jìn)入某種介質(zhì)中，入射角的 和折射角的正弦值之比，叫該介質(zhì)的折射率， 介質(zhì)的折射率等于光在 的速度c與光在該介質(zhì)中的傳播速度v的比值， 正弦值正弦值真空中真空中 要點(diǎn)深化1某種介質(zhì)的折射率是指光從真空或空氣進(jìn)入該介質(zhì)時(shí)入射角與折射角的正弦值之比如果是從該介質(zhì)進(jìn)入空氣或真空，則入射角與折射角的正弦值之比等于折射率的倒

4、數(shù)2介質(zhì)的折射率實(shí)際上指的是絕對(duì)折射率，所謂絕對(duì)折射率是指光從真空進(jìn)入介質(zhì)時(shí)入射角與折射角的正弦值之比3空氣的折射率1，其他介質(zhì)的折射率都1.4折射率的大小由介質(zhì)本身和光的頻率共同決定，與入射角、折射角的大小無(wú)關(guān)5折射率大小反映了介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)和入射光的頻率：(1)折射率越大，說(shuō)明介質(zhì)對(duì)光的偏折作用越大，光線偏離原來(lái)傳播方向的程度越厲害(2)介質(zhì)對(duì)光的折射率越大，說(shuō)明該光在該介質(zhì)中的傳播速度越小(3)相對(duì)于同一介質(zhì)，折射率越大的光，其頻率越大注意：折射率由介質(zhì)本身和光的頻率共同決定，同一頻率的光對(duì)不同介質(zhì)折射率不同，不同頻率的光對(duì)同一介質(zhì)折射率也不同 基礎(chǔ)自測(cè)如圖2所示，光在真空和介質(zhì)的界面M

5、N上發(fā)生偏折，那么下列說(shuō)法正確的是()A光是從真空射向介質(zhì)B介質(zhì)的折射率為1.73C光在介質(zhì)中的傳播速度為1.73108 m/sD反射光線與折射光線成60角圖圖2答案：BC知識(shí)點(diǎn)三全反射 知識(shí)回顧1光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)兩種介質(zhì)相比較，折射率 的介質(zhì)叫光密介質(zhì)，折射率 的介質(zhì)叫光疏介質(zhì)2臨界角(C)：折射角等于 時(shí)的入射角叫臨界角當(dāng)光線從某種介質(zhì)射向真空(或空氣)時(shí)的臨界角的正弦值為sin C .大大小小903全反射：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，如果入射角大于或等于臨界角，折射光線消失，只產(chǎn)生反射的現(xiàn)象叫全反射4產(chǎn)生全反射的條件：(1)光要從 進(jìn)入 ，此時(shí)折射角大于入射角(2)入射角要 或等于臨界

6、角光密介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)光疏介質(zhì)大于大于 要點(diǎn)深化1光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)而言的同一種介質(zhì)，相對(duì)于其他不同的介質(zhì)，可能是光密介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì)2光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角；光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，入射角小于折射角3如果光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，則無(wú)論入射角多大，都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象4光導(dǎo)纖維(1)結(jié)構(gòu)：光導(dǎo)纖維(簡(jiǎn)稱光纖)，是一種透明的玻璃纖維絲，由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率，即內(nèi)芯是光密介質(zhì)，外套是光疏介質(zhì)(2)原理：光在光纖的內(nèi)芯中傳播，每次射到內(nèi)、外層的界面上時(shí)，都要求入射角大于臨界角，從而發(fā)生全反射 基礎(chǔ)自測(cè)(2010山東高考)如圖

7、3所示，一段橫截面為正方形的玻璃棒，中間部分彎成四分之一圓弧形狀，一細(xì)束單色光由MN端面的中點(diǎn)垂直射入，恰好能在弧面EF上發(fā)生全反射，然后垂直P(pán)Q端面射出圖圖3求該玻璃棒的折射率若將入射光向N端平移，當(dāng)?shù)谝淮紊涞交∶鍱F上時(shí)_(填“能”、“不能”或“無(wú)法確定能否”)發(fā)生全反射圖4知識(shí)點(diǎn)四棱鏡光的色散 知識(shí)回顧1光的色散： 通過(guò)三棱鏡后，出射光束變?yōu)槠呱獾墓馐?，這種現(xiàn)象叫光的色散2光譜：由七色光組成的 稱光譜白光白光紅、橙、黃、紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫綠、藍(lán)、靛、紫光帶光帶3棱鏡(1)含義：截面是 的玻璃儀器，可以使光發(fā)生色散，白光的色散表明：各色光在同一介質(zhì)中的 不同(2)三棱鏡對(duì)光線的作

8、用：改變光的傳播方向光密三棱鏡：當(dāng)光線從一側(cè)面射入，從另一側(cè)面射出時(shí)，光線兩次均向底面偏折光疏三棱鏡：當(dāng)光線從一側(cè)面射入，從另一側(cè)面射出時(shí)，光線兩次均向頂角偏折三角形三角形折射率折射率全反射棱鏡(等腰直角棱鏡)：當(dāng)光線從一直角邊 射入時(shí)，在斜邊發(fā)生全反射，從另一直角邊垂直射出當(dāng)光線垂直于斜邊射入時(shí)，在 發(fā)生全反射后又垂直于斜邊射出全反射棱鏡對(duì)光路的控制如圖5所示圖5垂直垂直兩直角邊兩直角邊全反射棱鏡的優(yōu)點(diǎn)：全反射棱鏡和平面鏡在改變光路方面，效果是相同的，相比之下，全反射棱鏡成像更 ，光能損失更 (3)三棱鏡成像：當(dāng)物體發(fā)出的光線從三棱鏡的一側(cè)面射入，從另一側(cè)面射出時(shí)，逆著出射光線可以看到物體的

9、 清晰清晰少少虛像虛像 要點(diǎn)深化1全反射棱鏡不能用平面鏡替代因?yàn)槠矫骁R是在玻璃后表面鍍銀而成的從發(fā)光點(diǎn)S發(fā)出的光照到平面鏡上，經(jīng)前玻璃面和后銀面多次反射S點(diǎn)就會(huì)生成多個(gè)虛像，反射光線好像從n個(gè)虛像發(fā)出的，這些反射光疊加，就影響精密光學(xué)儀器的成像質(zhì)量如圖6所示圖圖6各種色光紅 橙 黃 綠 藍(lán) 靛 紫1偏向角小大2折射率小大3介質(zhì)中光速大小 基礎(chǔ)自測(cè)如圖7所示，一束只含有紅光和紫光的較強(qiáng)復(fù)色光沿PO方向垂直于AB邊射入玻璃三棱鏡后，分成兩束沿OM和ON方向射出，則()AOM為紅光，ON為紫光BOM為紫光，ON為紅光COM為紅光，ON為紅紫色復(fù)合光DOM為紫光，ON為紅紫色復(fù)合光圖圖7解析：兩種光在

10、AC面上都要發(fā)生反射，所以O(shè)N為紅、紫復(fù)合光紫光的臨界角小，所以在入射角相同的情況下，紫光先發(fā)生全反射，所以O(shè)M為紅光答案：C圖圖8 答案(1)120(2)2題后反思應(yīng)用光的折射定律解題的一般思路一定要畫(huà)出比較準(zhǔn)確的光路圖，分析邊界光線或臨界光線利用幾何關(guān)系和光的折射定律求解注意在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的圖圖9(1)光在圓柱體中的傳播速度；(2)距離直線AB多遠(yuǎn)的入射光線，折射后恰經(jīng)過(guò)B點(diǎn)圖10題型二光的全反射圖11例2如圖11所示，置于空氣中的一不透明容器內(nèi)盛滿某種透明液體容器底部靠近器壁處有一豎直放置的6.0 cm長(zhǎng)的線光源靠近線光源一側(cè)的液面上蓋有一遮光板，另一側(cè)有一水平放置的與液面等高

11、的望遠(yuǎn)鏡，用來(lái)觀察線光源開(kāi)始時(shí)通過(guò)望遠(yuǎn)鏡不能看到線光源的任何一部分將線光源沿容器底向望遠(yuǎn)鏡一側(cè)平移至某處時(shí)，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡剛好可以看到線光源底端再將線光源沿同一方向移動(dòng)8.0 cm，剛好可以看到其頂端求此液體的折射率n.解析當(dāng)線光源上某一點(diǎn)發(fā)出的光線射到未被遮光板遮住的液面上時(shí)，射到遮光板邊緣O的那條光線的入射角最小若線光源底端在A點(diǎn)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)剛好可以看到此光源底端，設(shè)過(guò)O點(diǎn)液面的法線為OO1，則AOO1圖圖12答案1.25題后反思聯(lián)系實(shí)際的全反射問(wèn)題通常需要建立一定的物理模型，這樣能將看似很難解決的實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為熟悉的情境，所以讀懂題意、獲取有效信息，是解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵圖圖13圖圖14題型三

12、棱鏡與色散問(wèn)題例3abc為一全反射棱鏡，它的主截面是等腰直角三角形，如圖15所示一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上發(fā)生全反射，若光線入射點(diǎn)O的位置保持不變，改變光線的入射方向(不考慮自bc面反射的光線)()圖圖15A使入射光按圖中所示的順時(shí)針?lè)较蛑饾u偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出ab面，則紅光將首先射出B使入射光按圖中所示的順時(shí)針?lè)较蛑饾u偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出ab面，則紫光將首先射出C使入射光按圖中所示的逆時(shí)針?lè)较蛑饾u偏轉(zhuǎn)，紅光將首先射出ab面D使入射光按圖中所示的逆時(shí)針?lè)较蛑饾u偏轉(zhuǎn)，紫光將首先射出ab面解析白光垂直入射ac面后直射到ab面，入射角為45，發(fā)生全反射說(shuō)明棱鏡的臨界角C45，這是對(duì)從紅光

13、到紫光的所有色光說(shuō)的當(dāng)入射光順時(shí)針偏轉(zhuǎn)時(shí)，在ab面上發(fā)生色散，不同色光折射率不同，紅光偏折小，紫光偏折大，如圖16所示，射到ab面上時(shí)紅光入射角小，紫光入射角大，但它們都小于45.圖圖16另一方面，棱鏡對(duì)紅光的臨界角比紫光的臨界角大，因此，入射光順時(shí)針逐漸偏轉(zhuǎn)時(shí)，在ab面上紅光的入射角將首先小于臨界角而射出ab面如果入射光逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，則經(jīng)ac面上的紅光、紫光的入射角都大于45，都發(fā)生全反射而不可能從ab面射出答案A題后反思由于n紅C紫，當(dāng)白光順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)而使ac面上的入射角增大，折射角也增大，但色散后的各色光在ab面上的入射角卻減小，由于紅光較紫光偏折程度小，故紅光在ab面上的入射角首先小于臨界

14、角射出，并非紫光先射出，這一點(diǎn)很容易搞顛倒變式31(2010福建福州3月質(zhì)檢)如圖17所示，MN是位于豎直平面內(nèi)的光屏，放在水平面上的半圓柱形玻璃磚的平面部分ab與屏平行由光源S發(fā)出的一束白光從半圓沿半徑射入玻璃磚，通過(guò)圓心O再射到屏上在水平面內(nèi)以O(shè)點(diǎn)為圓心沿逆時(shí)針?lè)较蚓従忁D(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚，在光屏上出現(xiàn)了彩色光帶當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于某一值時(shí)，屏上彩色光帶中的某種顏色的色光首先消失有關(guān)彩色的排列順序和最先消失的色光是()A左紫右紅，紫光B左紅右紫，紫光C左紫右紅，紅光 D左紅右紫，紅光圖圖17 圖圖18解析：如圖18所示，由于紫光的折射率大，故在光屏MN上是左紅右紫，并且是紫光先發(fā)生全反射，故選項(xiàng)B正

15、確答案：B1(2010全國(guó)卷)頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入一厚玻璃板后，其光路如圖19所示下列說(shuō)法正確的是()圖圖19A單色光1的波長(zhǎng)小于單色光2的波長(zhǎng)B在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度C單色光1通過(guò)玻璃板所需的時(shí)間小于單色光2通過(guò)玻璃板所需的時(shí)間D單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃到空氣的全反射臨界角解析：根據(jù)題圖知，光1的折射率較大，與光2相比，其波長(zhǎng)較小，在玻璃中傳播速度較小，臨界角較小，通過(guò)玻璃的時(shí)間較大，選項(xiàng)A、D正確答案：AD圖圖20答案：B圖圖213發(fā)出白光的細(xì)線光源ab，長(zhǎng)度為l0，豎直放置，上端a恰好在水面以下，如圖2

16、2.現(xiàn)考慮線光源ab發(fā)出的靠近水面法線(圖中的虛線)的細(xì)光束經(jīng)水面折射后所成的像，由于水對(duì)光有色散作用，若以l1表示紅光成的像的長(zhǎng)度，l2表示紫光成的像的長(zhǎng)度，則()Al1l2l2l0Cl2l1l0 Dl2l1l0圖圖22解析：b點(diǎn)發(fā)出的光從水中射向空氣時(shí)光線要遠(yuǎn)離法線，在入射角相同的情況下，紫光偏折更大，故折射光線的反向延長(zhǎng)線與ab的交點(diǎn)更偏上，像的長(zhǎng)度更小，故選項(xiàng)D正確或者直接算出b點(diǎn)的像深，圖23 答案：答案：D4如圖24，一束單色光射入一玻璃球體，入射角為60，已知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后，再次折射回到空氣中時(shí)與入射光線平行此玻璃的折射率為()圖圖24答案：C圖圖25 5某同學(xué)用如下方法測(cè)玻璃的折射率：先將平行玻璃磚固定在水平桌面的白紙上，畫(huà)出兩側(cè)界面MN、PQ，在玻璃磚的一側(cè)用激光照射，在光源同側(cè)且與MN平行的光屏上得到兩光點(diǎn)A、B，兩光線的位置如圖26所示測(cè)得入射光線與界面的夾角為30，光屏上兩光點(diǎn)之間的距離L3.0 cm，玻璃磚的厚度h2.0 cm，求玻璃的折射率圖圖26解析：圖27光路圖如圖27所示，可知OO與AB的距離相等 答案：答案：1.44