(北京专用)2020版高考物理总复习第十五章第1讲光的折射全反射和色散ppt课件

,总纲目录,考点详情,高考演练,栏目索引,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/11/22,#,总纲目录 知识梳理,深化拓展,栏目索引,第1讲光的折射全反射和色散,第1讲光的折射全反射和色散,1,一,光的折射,二,全反射,三,光的色散,知识梳理,一 光的折射二 全反射三 光的色散知识梳理,考点一 光的折射,考点二 全反射,考点三 光的色散,深化拓展,考点一 光的折射考点二 全反射考点三 光的色散深化拓展,一、光的折射,1.折射现象,光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生改变的现象。,知识梳理,一、光的折射1.折射现象知识梳理,4,2.折射定律,(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,;入射角的正弦与折射角的正弦成,正比,。,(2)表达式:,=,n,12,式中,n,12,是比例常数。,2.折射定律,5,3.折射率,(1)物理意义:折射率反映介质的光学特性,折射率大,说明光从真空射入,该介质时,偏折大,反之偏折小。,(2)定义式:,n,=,不能说,n,与sin,1,成正比,与sin,2,成反比。折射率由介,质本身的光学性质和光的,频率,决定。,(3)计算公式:,n,=,因,v,c,故任何介质的折射率总大于1。,(4)同一种介质对不同的色光的折射率略有不同,对紫光的折射率最大,红光最小。,3.折射率红光最小。,6,二、全反射,1.全反射,(1)定义:光从光密介质射入光疏介质,当入射角增大到某一角度时,折射,光线将,消失,只剩下反射光线的现象。,(2)条件:a.光从光密介质射向光疏介质;b.入射角,大于等于,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,=,。介质的,折射率越大,发生全反射的临界角越小。,二、全反射1.全反射折射率越大,发生全反射的临界角越小。,7,2.光导纤维,光导纤维的工作原理是光的全反射。,2.光导纤维,8,三、光的色散,1.光的色散:,白光通过三棱镜后,出射光束变为红、橙、黄、绿、青、,蓝、紫七色光的光束。由七色光组成的光带称为,光谱,。这种现象,叫光的色散。,三、光的色散1.光的色散:白光通过三棱镜后,出射光束变为红、,9,2.不同色光的比较,颜色,红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,频率,低,高,同一介质的折射率,小,大,同一介质中的速度,大,小,波长,大,小,同一介质的临界角,大,小,2.不同色光的比较 颜色红、橙、黄、绿、青、蓝、紫频率低,10,1.一束单色光由空气射入玻璃,这束光的,(,A,),A.速度变慢,波长变短,B.速度不变,波长变短,C.频率增高,波长变长,D.频率不变,波长变长,1.一束单色光由空气射入玻璃,这束光的(A ),11,解析,单色光由空气射入玻璃时,是由光疏介质进入光密介质,故其速,度会减小,由于光在不同介质中传播时频率不变,故由,v,=,f,可知,其速度,减小时,波长变短。,解析单色光由空气射入玻璃时,是由光疏介质进入光密介质,12,2.一束光从某种介质射入空气中时,入射角,1,=30,折射角,2,=60,折射光,路如图所示,则下列说法正确的是,(,B,),A.此介质折射率为,B.此介质折射率为,C.相对于空气此介质是光疏介质D.光在介质中速度比在空气中大,2.一束光从某种介质射入空气中时,入射角1=30,折射角,13,解析,根据折射定律有,=,=,=,=,得,n,=,故A错误,B正确。由于入射角小于折射角,可知相对于空气此介质是光密介质,故,C错误。光在介质中的速度大小比在空气中小,故D错误。,解析 根据折射定律有,=,得n,14,3.很多公园的水池底部装有彩灯,当一细束由红、蓝两色组成的灯光从,水中斜射向空气时,关于光在水面可能发生的反射和折射现象,下列光,路图中正确的是,(),3.很多公园的水池底部装有彩灯,当一细束由红、蓝两色组成的灯,15,(北京专用)2020版高考物理总复习第十五章第1讲光的折射全反射和色散ppt课件,16,答案,C红光、蓝光都要发生反射,红光的折射率较小,所以红光发生全反射的临界角较蓝光大,蓝光发生全反射时,红光不一定发生,故C正确。,答案C红光、蓝光都要发生反射,红光的折射率较小,所,17,4.如图所示,两束不同的单色光,P,和,Q,以适当的角度射向半圆形玻璃砖,其,出射光线都是从圆心,O,点沿,OF,方向射出,则下面说法正确的是,(,B,),A.玻璃对,P,光的折射率大,B.,Q,光束的频率比,P,光束的频率大,C.,P,光束穿出玻璃砖后频率变大,D.,P,光束穿过玻璃砖所需时间长,4.如图所示,两束不同的单色光P和Q,以适当的角度射向半圆形,18,解析,由图看出,单色光,Q,偏折较大,根据折射定律得知,玻璃对,Q,光,的折射率较大,所以,Q,光束的频率比,P,光束的频率大,故A错误,B正确。,光的频率与介质无关,P,光束穿出玻璃砖后频率不变,故C错误。由,v,=,分析得知,P,在玻璃中传播速度较大,所以,P,穿过玻璃砖所需时间比,Q,短,故D错误。,解析由图看出,单色光Q偏折较大,根据折射定律得知,玻璃对Q,19,20,考点一光的折射,深化拓展,1.折射现象中的光线偏折,(1)光线从光疏介质射向光密介质,折射光线向法线偏折,入射角大于折,射角,反之亦然。,(2)入射角,1,越大,折射角,2,越大,偏折越明显;,1,越小,2,越小,偏折越不明,显,1,=0时,2,=0,不偏折。,考点一光的折射深化拓展1.折射现象中的光线偏折,21,【情景素材教师备用】,【情景素材教师备用】,22,2.光具对光线的控制作用,(1)不同光具对光线的控制作用不同,但本质上是光的折射、反射规律,的体现,不可盲记,要具体问题具体分析。,(2)对不同光具的作用要分析透彻,灵活运用。,2.光具对光线的控制作用,23,平行玻璃砖,三棱镜,圆(球)形玻璃,出射光与入射光总平行,但有侧移,使光线向底边偏折,法线总过圆(球)心,平行玻璃砖三棱镜圆(球)形玻璃出射光与入射光总平行,使,24,1-1,高速公路上的标志牌常用“回归反光膜”制成,夜间行车时,它能,将车灯照射出去的光逆向返回,标志牌上的字特别醒目。这种“回归反,光膜”是用球体反射元件制成的。如图所示,反光膜内均匀分布着直径,为10 m的玻璃珠,所用玻璃的折射率为,为使入射的光线经玻璃珠的,折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行,那么第一次入射时的入射,角是,(),1-1高速公路上的标志牌常用“回归反光膜”制成,夜间行,25,A.60,B.45,C.30,D.15,26,答案,A设入射角为,i,折射角为,作出光路图如图所示。因为出射光,线恰好和入射光线平行,所以,i,=2,根据折射定律有,=,=,所以,=30,i,=2,=60,。,答案A设入射角为i,折射角为,作出光路图如图所示,27,1-2,一小孩站在宽6 m的河边,在他正对面的岸边有一距离河面高度为,3 m的树,树的正下方河底有一块石头,小孩向河面看去,同时看到树顶和,石头两者的像且重合。若小孩的眼睛离河面高为1.5 m,如图所示,河水,的折射率为,试估算河水深度。,1-2一小孩站在宽6 m的河边,在他正对面的岸边有一距离河,28,答案,5.3 m,解析,光路如图所示,得,答案5.3 m解析光路如图所示,得,29,n,=,由几何关系得1.5 tan,+3 tan,=6,解得tan,=,sin,=,P,点至树所在岸边的距离为3 tan,=4 m,sin,=,由以上几式解得,h,=5.3 m。,n=,P点至树所在岸边的距离为3 tan=4 m,si,30,考点二全反射,1.光疏介质与光密介质,光疏介质与光密介质是相对而言的。例如,有机玻璃(,n,=1.50)对水(,n,=,1.33)是光密介质,而对金刚石(,n,=2.42)是光疏介质,要看它与什么介质,相比较。,考点二全反射1.光疏介质与光密介质,31,2.全反射现象的发生,全反射发生之前,随着入射角的增大,折射角和反射角都增大,但折射角,增大得快;在入射光强度一定的情况下,折射光越来越弱,反射光越来越,强,发生全反射时,折射光消失,反射光的强度等于入射光的强度。,2.全反射现象的发生,32,【情景素材教师备用】,【情景素材教师备用】,33,2-1如图所示,一个玻璃三棱镜的截面为等腰直角三角形,ABC,A,为,直角,玻璃三棱镜的折射率为,。此截面所在平面内的光线沿平行于,BC,边的方向射到,AB,边的中点,对这条光线进入棱镜之后的光路分析正,确的是,(),2-1如图所示,一个玻璃三棱镜的截面为等腰直角三角形AB,34,A.直接射到,AC,边上,发生全反射现象,B.直接射到,BC,边上,发生全反射现象,C.直接射到,AC,边上,部分光线从,AC,边射出,D.直接射到,BC,边上,部分光线从,BC,边射出,A.直接射到AC边上,发生全反射现象,35,答案,A由光路图可知光线在,AB,边上的入射角为45,由,n,=,可知,该光线经过,AB,边后的折射角为30,则光线将会到达,AC,边,且入射角为6,0,由sin,C,=,可知光在该玻璃棱镜中发生全反射的临界角为45,故光线,在,AC,边上将发生全反射现象,故A正确。,答案A由光路图可知光线在AB边上的入射角为45,36,2-2,一厚度为,h,的大平板玻璃水平放置,其下表面贴有一半径为,r,的圆,形发光面。在玻璃板上表面放置一半径为,R,的圆纸片,圆纸片与圆形发,光面的中心在同一竖直线上。已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发,光面发出的光线(不考虑反射),求平板玻璃的折射率。,答案,2-2一厚度为h的大平板玻璃水平放置,其下表面贴有一半径为,37,解析,如图,考虑从圆形发光面边缘的,A,点发出的一条光线,假设它斜射,到玻璃上表面的,A,点发生折射,根据折射定律有,n,sin,=sin,n,是玻璃的,折射率,是入射角,是折射角。现假设,A,恰好在纸片边缘。由题意,在,A,点刚好发生全反射,故,=,。,设,AA,线段在玻璃上表面的投影长为,L,由几何关系有,sin,=,由题意,纸片的半径应为,R,=,L,+,r,解析如图,考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线,假设它,38,联立以上各式得,n,=,。,联立以上各式得n=。,39,考点三光的色散,1.,光的颜色取决于频率,从红光到紫光,频率逐渐增大,波长逐渐减小,色光由真空进入介质,频率不变,波长减小。,2.,在真空中,各种色光的速度均为,c,=3,10,8,m/s。色光从真空进入介质速,度都要减小,v,=,。在同一种介质中,从红光到紫光,速度逐渐减小。,3.,在同一种介质中,从红光到紫光,折射率逐渐增大。,考点三光的色散1.光的颜色取决于频率,从红光到紫光,频率逐,40,3-1,(2017北京理综,14,6分)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,(,D,),A.红光B.黄光C.绿光D.紫光,3-1(2017北京理综,14,6分)如图所示,一束,41,解析,由题图可知,可见光穿过玻璃砖后,发生了色散,其中,a,光的侧移距,离大于,b,光的侧移距离,说明玻璃对,a,光的折射率大于对,b,光的折射率,同,种介质对红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的折射率依次增大,由于,b,光是,蓝光,故只有D选项符合题意。,解析由题图可知,可见光穿过玻璃砖后,发生了色散,其中,42,3-2,如图所示,半圆形玻璃砖置于光屏,PQ,的左下方。一束白光沿半径,方向从,A,点射入玻璃砖,在,O,点发生反射和折射,折射光在光屏上呈现七,色光带。若入射点由,A,向,B,缓慢移动,并保持白光沿半径方向入射到,O,点,观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失之前,反射光,的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是,(),3-2如图所示,半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。一束白光,43,A.