高考物理一轮复习方案 （高频考点+热点导练+历年高考题）第13章 第1节 光的折射和全反射课件 新人教版

第第1节节光的折射和全反射光的折射和全反射考点考点1：光的直线传播及光的反射：光的直线传播及光的反射【例1】某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜，两平面镜相互平行，物体距离左镜4m，右镜8m，如图1211所示物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像与物体的距离是()A24m B32 mC40m D48m图1211【解析】本题考查平面镜成像从右向左在左镜中的第一个像是物体的像距离物体8m，第二个像是物体在右镜所成像的像，第三个像是第一个像在右镜中的像在左镜中的像，距离物体为32m.答案： B考点考点2：光的折射：光的折射【例2】如图1212所示，一束光线以60的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在正上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P.现将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，如图中虚线所示，则进入透明体的光线经平面境反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的光点P与原来相比向左平移了3.46cm，已知透明体对光的折射率为 .(1)作出后来的光路示意图，标出P的位置；(2)透明体的厚度为多大？(3)光在透明体里运动的时间多长？3图1212【解析】(1)光路示意图如图所示(注意出射光线平行，各处光线的箭头) 2sinsin302 tan602 tan301.5cmndddsd 由折射定律得得设透明体的厚为 ，由题意及光路有解得 210832cos22 1.5 103s2 10scos33 102cvndssdntvc光在透明体里运动的速度光在透明体里运动的路程所以：光在透明体里运动时间点评：本题考查光的反射和折射题中有一个难点，就是通过做光路图挖掘几何关系，从而求解透明体的厚度以及光在透明体里运动的时间作出光路图也是解此类题的关键所在考点考点3：全反射现象：全反射现象12 1 329045()11A.B.6415C.D(2010).312ROABOAOBABABRRRR 如图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为、半径为 的扇形、一束平行光平行于横截面，以入射角射到上，不透光，若只考虑首次入射到圆弧上的光，则上有光透出的部分的弧长为 【例3】重庆图1213sin452sin30 .sin1452nrOABCCBAABCABD根据折射定律，可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为过 的光线垂直入射到界面上由点 射出， 到 之间没有光线射出；越接近 的光线入射到界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大，根据临界角公【解析式得临界角为，如果界面上的临界点为】，答案： B点评：解决几何光学问题也要养成良好的习惯力学中强调受力分析，几何光学中强调光路图180(12045 )1590(30115 )45.4AOEODEODADABR 此光线在界面上点 入射，在三角形中可求得与水平方向的夹角为，所以到 之间没有光线射出 由此可得有光线射出的圆弧对应圆心角为，圆弧上有光透出部分的弧长为题型一：视深问题的处理题型一：视深问题的处理1.2m4()3Hn位于水面下深处的鱼，从正上方观察时，看到鱼的视深是多少？水的折射率【例4】切入点：分析光的折射时，一般需作出光路图，以便于应用折射定律及光路图中提供的几何关系来解答在实际应用中，常见的方法是三角形边 角 关 系 近 似 法 ， 即 利 用 小 角 度 时 ，tansin的近似关系求解1().tantantantantanSSSSOSHOShOCOSiHihrihHr 解法 ：如图所示位于 的鱼 漫反射 发出的光由水和空气的界面折射后进入眼睛，折射光线好像由 发出， 是 的视深位置已知，设由图可知得【解析】sintansintansin31.2m0.9msin4irirrriHhHrn因为从正上方观察， 和 都很小，由数学知识有由上面的近似关系及折射定律可得：22222()sinsinSSASBA ASSdSirhddHd 解法 ：这个问题可以从一般的情况着手分析，如图所示从空气中观察池水深度时，池底 处发出的光线中有一小束、范围内 经水面折射后进入观察者的眼睛，的延长线与过 的竖直线交于 点，这就是 的虚像由图可知：，222230.9m4HdnhdHdnhHHhn由折射定律可得：从正上方观察时，相当于 等于零，则有解得22222()“”HdnnHhdhdS比较两种解法，解法 更具有推广的意义上式其中 为介质的折射率， 为物深， 为视深， 为折射点至通过 的竖直线的距离可作为经验公式，对一般 物深、视深 问题进行推广使用解本题的关键就是点评：近似处理题型二：全反射、全反射棱镜及其应用题型二：全反射、全反射棱镜及其应用【例5】如图1214所示，abc为一全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射若光线入射点O的位置保持不变，改变光线的入射方向(不考虑自bc面反射的光线)，则()图1214A使入射光按图中的顺时针方向逐渐偏转，则红光首先射出ab面B使入射光按图中的顺时针方向逐渐偏转，则紫光首先射出ab面C使入射光按图中的逆时针方向逐渐偏转，则红光首先射出ab面D使入射光按图中的逆时针方向逐渐偏转，则紫光首先射出ab面切入点：要掌握全反射棱镜的特点、发生全反射的条件、不同色光的临界角的大小关系及相应的数学知识【解析】当入射光按顺时针方向逐渐偏转时，进入棱镜中的折射光线也按顺时针方向逐渐偏转，它再射到ab面上时的入射角将逐渐变小，减小到临界角以下时，从ab面上就会有光线射出不同的色光的频率不同，折射率也不同，从而临界角也不同，其中红光的频率最小，折射率也最小，临界角最大在入射光按顺时针方向逐渐偏转过程中，红光将首先不满足全反射条件，必是红光首先射出ab面当入射光按逆时针方向逐渐偏转时，射到ab面上时的入射角逐渐变大，不可能有色光从ab面射出答案：A思维拓展：1.全反射现象要记住产生全反射的条件：光从光密介质射入光疏介质，且入射角大于等于临界角在解题时要把计算和作图有机地结合起来，根据数据计算反射角、折射角，算一步画一步，画一步再根据需要算一步作图要依据计算结果，力求准确 2全反射的一个重要应用就是光导纤维(简称光纤)光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射这样使从一个端面入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出 3棱镜对光的偏折作用：一般所说的棱镜都是用光密介质制作的入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折(若棱镜的折射率比棱镜外介质小则结论相反)作图时尽量利用对称性，由于各种色光的折射率不同，因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象(红光偏折最小，紫光偏折最大)2412 1 5 ABC1.(2011D)nnBCAABCcdba 实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率 随着波长 的变化符合科西经验公式：，其中 、 、 是正的常量太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示则屏上 处是紫光屏上 处是红光屏上 处是紫安光屏上徽处是红光图1215D【解析】太阳光经棱镜色散后各种色光折射率不同，红光最小，紫光最大故a为红光，d为紫光，而科西经验公式是障眼法2.(2011全国卷)雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹设水滴是球形的，图1216中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是( )A紫光、黄光、蓝光和红光B紫光、蓝光、黄光和红光C红光、蓝光、黄光和紫光D红光、黄光、蓝光和紫光图1216B【解析】由折射定律可知，光由空气射入水滴时，入射角一定，折射角小的折射率大，故a光折射率最大，d光折射率最小，故B对，A、C、D错124.(2012)12 1 810cm452 32.3AOCBCRABMNAOABiMNnn 如图所示，为某种透明介质的截面图，为等腰直角三角形，为半径的四分之一圆弧，与水平屏幕垂直并接触于 点由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心 ，在分界面上的入射角，结果在水平屏幕上出现两个亮斑已知该介质对红光和紫光的折射率分别为，湖南模拟(1)判断在AM和AN两处产生亮斑的颜色；(2)求两个亮斑间的距离图1218 1211122112113 sin260454545CCCnCCiCiCABABACAMPANP 设红光和紫光的临界角分别为、，同理， 所以紫光在面发生全反射，而红光在面一部分折射，一部分反射，且由几何关系可知，反射光线与垂直所以在处产生的亮斑 为红色，在处产生的亮斑 为红色与紫色的【解析】混合色 121112sinsin6sin3tan5 2cmrPPrnirRrAPAP画出如图光路图，设折射角为 ，两个光斑分别为 、 ，根据折射定律 求得 由几何知识可得：， 解得221210cm(5 210)cmOAPAPPP由几何知识可得为等腰直角三角形，解得所以12 1 93 .25.()OAPRROAOPR 两束平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示已知其中一条光线沿直线穿过玻璃，它的入射点是 ；另一条光线的入射点为 ，穿过玻璃后两条光线交于 点已知玻璃截面的圆半径为 ，求玻璃材料的衡阳模拟折射率图121912111 sin230OBOAOB本题考查光的折射光路如图所示：其中一条光线沿直线穿过玻璃，可知 点为圆心；另一条光线沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为 ，入射角设为 ，折射角设为 ，则，解得【解析】221360sinsin6031.73.sinsin30OPRBPRn因，由几何关系知，则折射角由折射定律得玻璃的折射率为 812 1 102.452.0cm.3.010 m/s6.(2011).12.nABABhcd 如图所示，真空中有一下表面镀反射膜的平行玻璃砖，其折射率一束单色光与界面成角斜射到玻璃砖表面上，最后在玻璃砖的右侧面竖直光屏上出现了两个光点 和 ，和 相距已知光在真空中的传播速度试求：该单色光在玻璃砖中的传播速度玻璃砖的镇安月考厚度陕西图12110 8812223 101m/s22.121 10 m/s.sin2sinsin1/ 230ccnvvnn由可得，由折射率公式解得，解得，【解析】.3cos301.732cm.2CDEABECCEABhdhdhh 作出如右图所示的光路图，为等边三角形，四边形为梯形，玻璃的厚度 就是边长 的等边三角形的高 故