【紅對勾】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纖維光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象實驗：測定玻璃的折射率用雙縫干涉測光的波長本章包括“光的折射”、“光的波動性”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之一對光的波動性這部分內(nèi)容，高考命題一般比較簡單，由于這部分知識大多是從理論上作了初步解釋，沒有嚴格的定量推導，命題的方向?qū)⑼怀鰧嶋H現(xiàn)象的解釋和應(yīng)用，如增透膜、劈尖干涉等本章復(fù)習的重點及核心內(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算，會分析全反射現(xiàn)象，了解光導纖維的工作原理在光的波

2、動性的復(fù)習中，應(yīng)會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)習時，一定要多看課本，尤其是與實際聯(lián)系較多的內(nèi)容要反復(fù)閱讀，加深理解 課時1光的折射全反射色散知識點一光的折射定律 知識回顧光的折射：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平面內(nèi)同一個平面內(nèi)法線法線恒定恒定 要點深化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，

3、折射角大小隨著入射角大小的變化而變化，但是兩個角的正弦值之比恒定 基礎(chǔ)自測如圖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)當入射角145時，反射光線與折射光線間的夾角為多少？(2)當入射角1為多少時，反射光線與折射光線垂直圖圖1知識點二折射率 知識回顧折射率：光從空氣或真空進入某種介質(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 要點深化1某種介質(zhì)的折射率是指光從真空或空氣進入該介質(zhì)時入射角與折射角的正弦值之比如果是從該介質(zhì)進入空氣或真空，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)的折射率實際上指的是絕對折射率，所謂絕對折射率是指光從真空進入介質(zhì)時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、折射角的大小無關(guān)5折射率大小反映了介質(zhì)的光學性質(zhì)和入射光的頻率：(1)折射率越大，說明介質(zhì)對光的偏折作用越大，光線偏離原來傳播方向的程度越厲害(2)介質(zhì)對光的折射率越大，說明該光在該介質(zhì)中的傳播速度越小(3)相對于同一介質(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，同一頻率的光對不同介質(zhì)折射率不同，不同頻率的光對同一介質(zhì)折射率也不同 基礎(chǔ)自測如圖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知識點三全反射 知識回顧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 時的入射角叫臨界角當光線從某種介質(zhì)射向真空(或空氣)時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，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 進入 ，此時折射角大于入射角(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 要點深化1光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對而言的同一種介質(zhì)，相對于其他不同的介質(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，入射角大于折射角；光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，入射角小于折射角3如果光線從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)，則無論入射角多大，都不會發(fā)生全反射現(xiàn)象4光導纖維(1)結(jié)構(gòu)：光導纖維(簡稱光纖)，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，都要求入射角大于臨界角，從而發(fā)生全反射 基礎(chǔ)自測(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，一細束單色光由MN端面的中點垂直射入，恰好能在弧面EF上發(fā)生全反射，然后垂直PQ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?shù)谝淮紊涞交∶鍱F上時_(填“能”、“不能”或“無法確定能否”)發(fā)生全反射圖4知識點四棱鏡光的色散 知識回顧1光的色散： 通過三棱鏡后，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、靛、紫綠、藍、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)三棱鏡對光線的作

8、用：改變光的傳播方向光密三棱鏡：當光線從一側(cè)面射入，從另一側(cè)面射出時，光線兩次均向底面偏折光疏三棱鏡：當光線從一側(cè)面射入，從另一側(cè)面射出時，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)：當光線從一直角邊 射入時，在斜邊發(fā)生全反射，從另一直角邊垂直射出當光線垂直于斜邊射入時，在 發(fā)生全反射后又垂直于斜邊射出全反射棱鏡對光路的控制如圖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：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，逆著出射光線可以看到物體的

9、 清晰清晰少少虛像虛像 要點深化1全反射棱鏡不能用平面鏡替代因為平面鏡是在玻璃后表面鍍銀而成的從發(fā)光點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點就會生成多個虛像，反射光線好像從n個虛像發(fā)出的，這些反射光疊加，就影響精密光學儀器的成像質(zhì)量如圖6所示圖圖6各種色光紅 橙 黃 綠 藍 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)自測如圖7所示，一束只含有紅光和紫光的較強復(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出比較準確的光路圖，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多遠的入射光線，折射后恰經(jīng)過B點圖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、的望遠鏡，用來觀察線光源開始時通過望遠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鏡一側(cè)平移至某處時，通過望遠鏡剛好可以看到線光源底端再將線光源沿同一方向移動8.0 cm，剛好可以看到其頂端求此液體的折射率n.解析當線光源上某一點發(fā)出的光線射到未被遮光板遮住的液面上時，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點時，望遠鏡內(nèi)剛好可以看到此光源底端，設(shè)過O點液面的法線為OO1，則AOO1圖圖12答案1.25題后反思聯(lián)系實際的全反射問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際問題轉(zhuǎn)化為熟悉的情境，所以讀懂題意、獲取有效信息，是解決這類問題的關(guān)鍵圖圖13圖圖14題型三

12、棱鏡與色散問題例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針方向逐漸偏轉(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針方向逐漸偏轉(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針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，紅光將首先射出ab面D使入射光按圖中所示的逆時針方向逐漸偏轉(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)生全反射說明棱鏡的臨界角C45，這是對從紅光

13、到紫光的所有色光說的當入射光順時針偏轉(zhuǎn)時，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，棱鏡對紅光的臨界角比紫光的臨界角大，因此，入射光順時針逐漸偏轉(zhuǎn)時，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，當白光順時針轉(zhuǎn)動而使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，通過圓心O再射到屏上在水平面內(nèi)以O(shè)點為圓心沿逆時針方向緩緩轉(zhuǎn)動玻璃磚，在光屏上出現(xiàn)了彩色光帶當玻璃磚轉(zhuǎn)動角度大于某一值時，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B正

15、確答案：B1(2010全國卷)頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點射入一厚玻璃板后，其光路如圖19所示下列說法正確的是()圖圖19A單色光1的波長小于單色光2的波長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通過玻璃板所需的時間小于單色光2通過玻璃板所需的時間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，其波長較小，在玻璃中傳播速度較小，臨界角較小，通過玻璃的時間較大，選項A、D正確答案：AD圖圖20答案：B圖圖213發(fā)出白光的細線光源ab，長度為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)的細光束經(jīng)水面折射后所成的像，由于水對光有色散作用，若以l1表示紅光成的像的長度，l2表示紫光成的像的長度，則()Al1l2l2l0Cl2l1l0 Dl2l1l0圖圖22解析：b點發(fā)出的光從水中射向空氣時光線要遠離法線，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線與ab的交點更偏上，像的長度更小，故選項D正確或者直接算出b點的像深，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某同學用如下方法測玻璃的折射率：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A、B，兩光線的位置如圖26所示測得入射光線與界面的夾角為30，光屏上兩光點之間的距離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