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第32讲 光的折射 全反射,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,光的折射 1.折射现象 光射到两种介质的界面上从第一种介质进入第二种介质的现象。 2.折射定律 (1)内容: 光线、 光线、 共面;折射光线与入射光线分居 两侧;入射角的 与_成 。,(3)在光的折射现象中,光路是可逆的。,入射,折射,法线,法线,正弦,折射角的正弦,正比,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,真空,入射角的正弦,折射角的正弦,c,v,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,BCD,解析:介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量,由介质本身和光的频率共同决定,与入射角、折射角无关,故选项A错误,B正确;由于真空中的光速是个定值,故n与v成反比是正确的,选项C正确;由于v=f,当f一定时,v与成正比,又n与v成反比,故n与也成反比,选项D正确。,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.(多选)一玻璃球体如图所示,其半径为R,O为球心,AB为水平直径。M点是玻璃球的最高点,来自B点的光线BD从D点射出,出射光线平行于AB,已知ABD=30,光在真空中的传播速度为c,则( ),ABD,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.折射率的理解 (1)折射率由介质本身性质决定,与入射角的大小无关。 (2)折射率与介质的密度没有关系,光密介质不是指密度大的介质。 (3)同一种介质中,频率越大的色光折射率越大,传播速度越小。 2.应用光的折射定律解题的一般思路 (1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系,作出比较完整的光路图。 (2)充分利用光路图中的几何关系,确定各角之间的联系,根据折射定律求解相关的物理量:折射角、折射率和光路是可逆的等特点。,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,全反射 1.含义:光从 介质进入到 介质中时,随着入射角的增大,折射光线 法线,强度越来越弱,但是反射光线在远离法线的同时强度越来越强,当入射角达到 角度时, ,只剩下反射光线。 2.条件: (1) ; (2) 。 3.临界角:折射角为 时对应的入射角。有sin C= 。 4.应用:(1)全反射棱镜;(2)光导纤维。,光密,光疏,远离,某一,折射光线全部消失,光从光密介质射向光疏介质 入射角大于等于临界角,90,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.如图所示,一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖,O点为该玻璃砖截面的圆心,能正确描述其光路的是( ),答案,解析,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.打磨某剖面如图所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角切磨在12,光线一定在OP边发生全反射 B.若2,光线会从OQ边射出 C.若1,光线会从OP边射出 D.若1,光线会在OP边发生全反射,D,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,解决全反射问题的一般方法 1.确定光是从光密介质进入光疏介质。 2.应用 确定临界角。 3.根据题设条件,判定光在传播时是否发生全反射。 4.如发生全反射,画出入射角等于临界角时的临界光路图。 5.运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、计算。,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,光的颜色、色散 含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质,由于介质对不同色光的折射率不同,各种色光的偏折程度不同,所以产生光的色散。各种色光的比较,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.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,波长分别为a、b,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,则( ) A.anb B.ab,nab,nanb,B,解析:一束光经过三棱镜折射后,折射率小的光偏折较小,而折射率小的光波长较长。所以ab,nanb。故选项B正确。,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.(多选)在一次讨论中,老师给同学们出了这么一道题:“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,同学们能作出什么判断?”有同学作出判断如下,根据老师的假定,以下回答正确的是( ) A.c光的频率最大 B.a光的传播速度最小 C.b光的折射率最大 D.a光的波长比b光的短,BD,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.不同颜色的光的频率不同,在同一种介质中的折射率、光速也不同,发生全反射现象的临界角也不同。 2.几何光学问题,首先要画出光路图,找出各次折射过程中的入射角和折射角,根据折射定律,结合几何关系列式求解。,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.(多选)如图所示,两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中,两者的AC面相互平行放置,由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入,通过两棱镜后,变为从a、b两点射出的单色光,对于这两束单色光( ) A.红光在玻璃中传播速度比蓝光小 B.从a点射出的为蓝光,从b点射出的为红光 C.从a、b两点射出的单色光仍平行,且平行于BC D.若改变入射光的方向,有可能会只有一种光从右侧的AB面出射,答案,解析,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,B,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.光的折射与全反射的综合问题求解的基本思路 (1)判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质。 (2)判断入射角是否大于临界角,明确是否发生全反射现象。 (3)画出反射、折射或全反射的光路图,必要时还可应用光路的可逆原理画出光路图,然后结合几何知识进行推断和求解相关问题。 (4)折射率n是讨论折射和全反射问题的重要物理量,是联系各物理量的桥梁,对跟折射率有关的所有关系式应熟练掌握。,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.求解光的折射、全反射问题的四点提醒 (1)光密介质和光疏介质是相对而言的。 (2)如果光线从光疏介质进入光密介质,则无论入射角多大,都不会发生全反射现象。 (3)在光的反射和全反射现象中,均遵循光的反射定律,光路均是可逆的。 (4)当光射到两种介质的界面上时,往往同时发生光的折射和反射现象,但在全反射现象中,只发生反射,不发生折射。,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,测定玻璃的折射率 1.实验装置图 2.实验目的 测定玻璃的折射率。 3.实验原理 用插针法确定光路,找出跟入射光线相对应的折射光线;用量角器测出入射角1和折射角2;根据折射定律计算出玻璃的折射率 4.实验器材 白纸、图钉、大头针、刻度尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖。,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,5.实验步骤 (1)把白纸用图钉钉在木板上。 (2)在白纸上画出一条直线aa作为界面,画一条线段AO作为 光线,并过O点画出界面aa的 NN,如装置图。 (3)把长方形的玻璃砖放在白纸上,使它的一个边跟aa对齐,并画出玻璃砖的另一个边bb。 (4)在AO线段上 插上两枚大头针P1和P2。 (5)在玻璃砖的bb一侧竖直地插上大头针P3,用眼睛观察,调整视线,要使P3能 。 (6)同样地在玻璃砖的bb一侧再竖直地插上大头针P4,使P4能 。,入射,法线,竖直地,同时挡住P1和P2的像,挡住P3本身和P1、P2的像,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,(7)记下P3和P4的位置,移去玻璃砖和大头针,过P3和P4引直线OB与bb交于O点,连接O与O,OO就是玻璃砖内的折射光线的方向,入射角1=AON,折射角2=OON。 (8)分别求出入射角为30、45、60时的折射角,查出入射角和折射角的正弦值,把这些数据也记在表格里。 (9)算出不同入射角时的值,比较一下,看它们是否接近一个常数,求出几次实验中所测的平均值,这就是所测玻璃的折射率。,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,7.注意事项 (1)玻璃砖要适当厚些。 (2)入射角最好在15到75之间。 (3)大头针的间距应适当大些。 (4)大头针要插得竖直。,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,1.(实验操作与测量)在测定玻璃的折射率实验中,某同学经正确操作插好了4枚大头针,如图甲所示。,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,(1)在图乙中画出完整的光路图。 (2)对你画出的光路图进行测量和计算,求得该玻璃砖的折射率n= (保留三位有效数字)。 (3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象,某同学做了两次实验,经正确操作插好了8枚大头针,如图丙所示。图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针,其对应出射光线上的2枚大头针是P3和_(选填“A”或“B”)。,答案 (1)见解析图a (2)1.53(1.501.56均正确) (3)A,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,(3)光路图如图b所示,光线经两边沿相互平行的玻璃砖,出射光线平行于入射光线,即MNP4B。P1P2光线从棱镜右边侧面射出向底边偏折,如图b中P3A,所以填A。 图b,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,2.(实验数据处理与误差分析)用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3以及P1和P2的像,在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓,如图甲所示,其中O为两圆弧圆心,图中已画出经P1、P2点的入射光线。,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,(1)在图上补画出所需的光路。 (2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角和折射角,请在图中的AB分界面上画出这两个角。 (3)用所测物理量计算折射率的公式为n= 。 (4)为了保证在弧面CD得到出射光线,实验过程中,光线在弧面AB的入射角应适当 (选填“小一些”“无所谓”或“大一些”)。 (5)多次改变入射角,测得几组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值,画出了如图乙所示的图象,由图象可知该玻璃的折射率n= 。,答案 (1)见解析图 (2)见解析图 (3) (4)小一些 (5)1.5,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,解析 (1)连接P3、P4与CD交于一点,此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置,由于P1、P2的连线与AB的交点即为光线进入玻璃砖的位置,连接两交点即可作出玻璃砖中的光路,如图所示。 (2)连接O点与光线在AB上的入射点即为法线,作出入射角和折射角如图中i、r所示。,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,3.(实验原理迁移)有人设计了一个测量液体折射率的仪器,如图所示,在一圆盘上,过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF,在半径OA上,垂直盘面插下两枚大头针P1、P2,并保持P1、P2位置不变,每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中,而且总使得液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,然后在图中右上方区域观察P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1、P2的像。同学们通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据P3所插的位置,就可直接读出液体折射率的值,则:,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,(1)若AOF=45,OP3与OC的夹角为30,则P3处所对应的折射率的值为 。 (2)图中P3、P4两位置中 处所对应的折射率的值大。 (3)若某种待测液体的折射率为n=2,则要用此装置测其折射率, AOF应 。,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,
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