《物理第十五章 光學(xué) 第1講 光的折射 全反射和色散》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理第十五章 光學(xué) 第1講 光的折射 全反射和色散（37頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第1講光的折射全反射和色散知識(shí)梳理知識(shí)梳理一、光的折射一、光的折射1.折射現(xiàn)象折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。2.折射定律折射定律(1)內(nèi)容:折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi),折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)兩側(cè);入射角的正弦與折射角的正弦成正比正比。(2)表達(dá)式:=n12,式中n12是比例常數(shù)。12sinsin3.折射率折射率(1)物理意義:折射率反映介質(zhì)的光學(xué)特性,折射率大,說(shuō)明光從真空射入該介質(zhì)時(shí)偏折大偏折大,反之偏折小。(2)定義式:n=,不能說(shuō)n與sin1成正比,與sin2成反比。折射率由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的頻率頻率決定。(3)計(jì)算公式:n

2、=,因vc,故任何介質(zhì)的折射率總大于1。(4)同一種介質(zhì)對(duì)不同的色光的折射率略有不同,對(duì)紫光的折射率最大,紅光最小。12sinsincv1.全反射全反射(1)定義:光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí),折射光線將消失消失,只剩下反射光線的現(xiàn)象。(2)條件:a.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)。b.入射角大于等于大于等于臨界角。(3)臨界角:折射角等于90時(shí)的入射角。若光從光密介質(zhì)(折射率為n)射向真空或空氣時(shí),發(fā)生全反射的臨界角為C,則sinC=。介質(zhì)的折射率越大,發(fā)生全反射的臨界角越小。1n二、全反射二、全反射2.光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維的工作原理是光的全反射。1.光的色散光的色散:白

3、光通過(guò)三棱鏡后,出射光束變?yōu)榧t、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七色光的光束。由七色光組成的光帶稱(chēng)為光譜光譜。這種現(xiàn)象叫光的色散。三、光的色散三、光的色散2.不同色光的比較不同色光的比較顏色紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫頻率低高同一介質(zhì)的折射率小大同一介質(zhì)中速度大小波長(zhǎng)大小同一介質(zhì)的臨界角大小1.一束單色光由空氣射入玻璃,這束光的()A.速度變慢,波長(zhǎng)變短B.速度不變,波長(zhǎng)變短C.頻率增高,波長(zhǎng)變長(zhǎng)D.頻率不變,波長(zhǎng)變長(zhǎng)A答案答案A單色光由空氣射入玻璃時(shí),是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì),故其速度會(huì)減小,由于光在不同介質(zhì)中傳播時(shí)頻率不變,故由v=f可知,其速度減小時(shí),波長(zhǎng)變短。2.一束光從某種介質(zhì)射入空氣中時(shí),入射

4、角1=30,折射角2=60,折射光路如圖所示,則下列說(shuō)法正確的是()A.此介質(zhì)折射率為B.此介質(zhì)折射率為C.相對(duì)于空氣此介質(zhì)是光疏介質(zhì)D.光在介質(zhì)中速度比在空氣中大333B答案答案B根據(jù)折射定律有,=,得:n=,故A錯(cuò)誤,B正確。由于入射角小于折射角,可知相對(duì)于空氣此介質(zhì)是光密介質(zhì),故C錯(cuò)誤。光在介質(zhì)中速度比在空氣中小,故D錯(cuò)誤。1n12sinsinsin30sin6012323333.很多公園的水池底部裝有彩燈,當(dāng)一細(xì)束由紅、藍(lán)兩色組成的燈光從水中斜射向空氣時(shí),關(guān)于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象,下列光路圖中正確的是()C答案答案C紅光、藍(lán)光都要發(fā)生反射,紅光的折射率較小,所以紅光發(fā)生全反

5、射的臨界角較藍(lán)光大,藍(lán)光發(fā)生全反射時(shí),紅光不一定發(fā)生,故C正確。4.如圖所示,兩束不同的單色光P和Q,以適當(dāng)?shù)慕嵌壬湎虬雸A形玻璃磚,其出射光線都是從圓心O點(diǎn)沿OF方向射出,則下面說(shuō)法正確的是()A.玻璃對(duì)P光的折射率大B.Q光束的頻率比P光束的頻率大C.P光束穿出玻璃磚后頻率變大D.P光束穿過(guò)玻璃磚所需時(shí)間長(zhǎng)B答案答案B由圖看出,單色光Q偏折較大,根據(jù)折射定律得知,玻璃對(duì)Q光的折射率較大,所以Q光束的頻率比P光束的頻率大,故A錯(cuò)誤,B正確。光的頻率與介質(zhì)無(wú)關(guān),P光束穿出玻璃磚后頻率不變,故C錯(cuò)誤。由v=分析得知,P在玻璃中傳播速度較大,所以P穿過(guò)玻璃磚所需時(shí)間比Q短,故D錯(cuò)誤。cn深化拓展深化

6、拓展考點(diǎn)一考點(diǎn)一折射定律的理解和應(yīng)用折射定律的理解和應(yīng)用考點(diǎn)二考點(diǎn)二全反射的理解和應(yīng)用全反射的理解和應(yīng)用考點(diǎn)三考點(diǎn)三光的色散光的色散深化拓展深化拓展考點(diǎn)一折射定律的理解和應(yīng)用考點(diǎn)一折射定律的理解和應(yīng)用1.折射現(xiàn)象中的光線偏折折射現(xiàn)象中的光線偏折(1)光線從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì),折射光線向法線偏折,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,偏折越明顯;1越小,2越小,偏折越不明顯,1=0時(shí),2=0不偏折?！厩榫八夭那榫八夭慕處焸溆媒處焸溆谩?.光具對(duì)光線的控制作用光具對(duì)光線的控制作用(1)不同光具對(duì)光線的控制作用不同,但本質(zhì)上是光的折射、反射規(guī)律的體現(xiàn),不可盲記,要具體問(wèn)題具

7、體分析。(2)對(duì)不同光具的作用要分析透徹,靈活運(yùn)用。平行玻璃磚三棱鏡圓(球)形玻璃出射光與入射光總平行,但有側(cè)移使光線向底邊偏折法線總過(guò)圓(球)心1-1高速公路上的標(biāo)志牌常用“回歸反光膜”制成,夜間行車(chē)時(shí),它能將車(chē)燈照射出去的光逆向返回,標(biāo)志牌上的字特別醒目。這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制成的。如圖所示,反光膜內(nèi)均勻分布著直徑為10m的玻璃珠,所用玻璃的折射率為,為使入射的光線經(jīng)玻璃珠的折射、反射、再折射后恰好和入射光線平行,那么第一次入射時(shí)的入射角是()A.60B.45C.30D.153A答案答案A設(shè)入射角為i,折射角為,作出光路圖如圖所示。因?yàn)槌錾涔饩€恰好和入射光線平行,所以i=2,

8、根據(jù)折射定律有=,所以=30,i=2=60。sinsinisin2sin31-2平行的a、b兩種單色光的光束以相同的入射角從空氣斜射向某種長(zhǎng)方體玻璃磚上表面的同一位置,在玻璃磚下表面將分開(kāi)為不同的單色光光束。若a光的頻率小于b光的頻率,則以下光路圖中正確的是()A答案答案A因?yàn)楣獾念l率fafb,故折射率narb,B、D項(xiàng)錯(cuò)誤;由幾何關(guān)系及折射定律可知,入射光線與出射光線平行,A項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二全反射的理解和應(yīng)用考點(diǎn)二全反射的理解和應(yīng)用1.光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對(duì)而言的。例如,有機(jī)玻璃(n=1.50)對(duì)水(n=1.33)是光密介質(zhì),而對(duì)金剛石(n=2.

9、42)是光疏介質(zhì),要看它與什么介質(zhì)相比較。2.全反射現(xiàn)象的發(fā)生全反射現(xiàn)象的發(fā)生全反射發(fā)生之前,隨著入射角的增大,折射角和反射角都增大,但折射角增大得快;在入射光強(qiáng)度一定的情況下,折射光越來(lái)越弱,反射光越來(lái)越強(qiáng),發(fā)生全反射時(shí),折射光消失,反射光的強(qiáng)度等于入射光的強(qiáng)度。【情景素材情景素材教師備用教師備用】2-1如圖所示,一個(gè)玻璃三棱鏡的截面為等腰直角ABC,A為直角,玻璃三棱鏡的折射率為。此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊的中點(diǎn),對(duì)這條光線進(jìn)入棱鏡之后的光路分析正確的是()2A.直接射到AC邊上,發(fā)生全反射現(xiàn)象B.直接射到BC邊上,發(fā)生全反射現(xiàn)象C.直接射到AC邊上,部分光線從A

10、C邊射出D.直接射到BC邊上,部分光線從BC邊射出A答案答案A由光路圖可知光線在AB邊上的入射角為45,由n=可知,該光線經(jīng)過(guò)AB邊后的折射角為30,則光線將會(huì)到達(dá)AC邊,且入射角為60,由sinC=可知光在該玻璃棱鏡中發(fā)生全反射的臨界角為45,故光線在AC邊上將發(fā)生全反射現(xiàn)象,故A正確。21n2-2光纖通信是一種現(xiàn)代化的通信手段,它可以為客戶(hù)提供大容量、高速度、高質(zhì)量的通信服務(wù),為了研究問(wèn)題方便,我們將光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)化為一根長(zhǎng)直玻璃管,如圖所示。設(shè)此玻璃管長(zhǎng)為L(zhǎng),折射率為n。已知從玻璃管左端面射入玻璃管的光線在玻璃管的側(cè)面上恰好能發(fā)生全反射,最后從玻璃管的右端面射出。設(shè)光在真空中的傳播速度為c,

11、則光通過(guò)此段玻璃管所需的時(shí)間為()A.B.C.D.2n Lc22n LcnLc2nLcA答案答案A用C表示臨界角,則有sinC=,光在介質(zhì)中的傳播速度為v=。光在沿玻璃管軸線的方向上勻速傳播。所用時(shí)間為t=。故A正確。1ncncos2LvCsinLvC2n Lc考點(diǎn)三光的色散考點(diǎn)三光的色散1.光的顏色取決于頻率,從紅光到紫光,頻率逐漸增大,波長(zhǎng)逐漸減小,色光由真空進(jìn)入介質(zhì),頻率不變,波長(zhǎng)減小。2.在真空中,各種色光的速度均為c=3108m/s。色光從真空進(jìn)入介質(zhì)速度都要減小,v=。在同一種介質(zhì)中,從紅光到紫光,速度逐漸減小。cn3.在同一種介質(zhì)中,從紅光到紫光,折射率逐漸增大。3-1(2017

12、北京理綜,14,6分)如圖所示,一束可見(jiàn)光穿過(guò)平行玻璃磚后,變?yōu)閍、b兩束單色光。如果光束b是藍(lán)光,則光束a可能是()A.紅光B.黃光C.綠光D.紫光D答案答案D由題圖可知,可見(jiàn)光穿過(guò)玻璃磚后,發(fā)生了色散,其中a光的側(cè)移距離大于b光的側(cè)移距離,說(shuō)明玻璃對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率,同種介質(zhì)對(duì)紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫的折射率依次增大,由于b光是藍(lán)光,故只有D選項(xiàng)符合題意。3-2兩束不同頻率的單色光a、b從空氣平行射入水中,發(fā)生了如圖所示的折射現(xiàn)象()。下列結(jié)論中正確的是()A.光束b的頻率比光束a的低B.在水中的傳播速度,光束a的比光束b的小C.水對(duì)光束a的折射率比水對(duì)光束b的折射率小D.

13、若光束從水中射向空氣,則光束b的臨界角比光束a的臨界角大C答案答案C由公式n=,可得折射率nanb,C正確;由nanb知頻率avb,B錯(cuò)誤;由sinC=知臨界角CaCb,D錯(cuò)誤。sinsinircn1n3-3如圖所示,半圓形玻璃磚置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半徑方向從A點(diǎn)射入玻璃磚,在O點(diǎn)發(fā)生反射和折射,折射光在光屏上呈現(xiàn)七色光帶。若入射點(diǎn)由A向B緩慢移動(dòng),并保持白光沿半徑方向入射到O點(diǎn),觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失。在光帶未完全消失之前,反射光的強(qiáng)度變化以及光屏上最先消失的光分別是()A.減弱,紫光B.減弱,紅光C.增強(qiáng),紫光D.增強(qiáng),紅光C答案答案C因n紅C紫,因此當(dāng)增大入射角時(shí),紫光先發(fā)生全反射,紫光先消失,且當(dāng)入射光的入射角逐漸增大時(shí),折射光強(qiáng)度會(huì)逐漸減弱,反射光強(qiáng)度會(huì)逐漸增強(qiáng),故應(yīng)選C。1n