高三物理第一轮复习学案16-1光的折射全反射（新人教版）.doc

第十六章 光学选修 3-4本章概览1.光学包括两大部分内容：几何光学和物理光学．几何光学是以光的直线传播为基础，研究光在介质中的传播规律；物理光学是研究光的本性及规律的学科．2.本章重点考查光的折射定律，折射率，临界角，光的干涉；其次考查余反射、光的衍射、光的偏振等基本规律、概念的理解和掌握，以及通过作光路图，结合几何关系的计算考查学生对基本规律的应用． 3.从今年的考试要求来看，这一部分的试题难度会有所下降，因此对基本概念、规律的理解要透彻，尤其是一些常识性的知识点．同时，要注意该部分内容与实际生产、生活的联系．第一课时 光的折射 全反射考点剖析【【教学要求教学要求】】1．了解光的折射定律、理解光的折射率2．了解光的全反射现象、光的色散现象 【【知识再现知识再现】】一、一、 光的折射与折射率光的折射与折射率1．定义：光由一种介质射入另一种介质，在介面上光路发生改变的现象，叫光的折射．2．折射定律：折射光线跟 光线和 在同一平面内， 光线和 光线分别位于 的两侧， 的正弦跟的 正弦成比．3．折射率(1)折射率：光从 射入 发生折射时， 的正弦与 的正弦之比，叫作这种介质的折射率．(2)表达式 或 。

二、全反射与临界角二、全反射与临界角1．全反射现象：光从 介质人射到 介质的分界面上时，折射光线消失，光全部反射回 介质的现象．2．临界角：折射角等于 900时的 叫临界角． 3．发生全反射的条件：①光由 介质射向 ；②入射角 临界角．4．应用：光导纤维（如图所示）：三、棱镜与光的色散三、棱镜与光的色散1．棱镜：光线照射到棱镜的一个侧面上时，经两个侧面折射后，出射光线向棱镜的 偏折物体经棱镜所成的虚像向 方向偏移2．白光通过棱镜折射后会发生色散现象单色光排列的顺序 光的色散表明：①白光是 ；②同一介质对不同色光的 ，频率越高光的折射率越大重点突破知识点一光的折射与折射率光的折射与折射率1．折射率反映了材料折光性能的强弱，同一色光在同种介质中折射率相同2．折射率等于光线从真空斜射入介质，入射角正弦与折射角正弦的比值， rinsinsin3．折射率等于光在真空中的速度与在介质中的速度之比，n=c/v4．任何材料的折射率都大于 1。

思考：思考：入入射角为 00，折射角也是 00，折射光线没有偏折就不是折射现象吗？【【应用应用 1】1】 （（徐州市 2008 高三摸底考试）如图所示，某透明液体深 1m，一束与水平面成 300角的光线照向该液体，进入该液体的光线与水平面的夹角为 450试求：①该液体的折射率；②进入液面的光线经多长时间可以照到底面导示导示: :①因为入射角 603090i折射角 454590r所以 26 45sin60sin sinsinrin②光在液体中传播的速度时:位移m 2cosrhs速度m/s 所以:s 8106 ncv81033vst知识点二全反射和临界角全反射和临界角1．光疏介质和光密介质：两种介质比较，折射率小的介质叫 介质，折射率大的介质叫 介质；“光疏”和“光密”具有相对性。

2．全反射现象：光从 介质入射到 介质的分界面上时，当入射角增大到一定程度时，光全部反射回 介质，这一现象叫全反射现象3．临界角：折射角等于 时的 叫做临界角用 C 表示， nC1arcsin4．发生全反射的条件：（1）光从 介质入射到 介质；（2）入射角 临界角应用应用 2】2】在一个圆形轻木塞的中心插上一根大头针，然后把它倒放在水面上，调节针插入的深度，使观察者不论在什么位置都刚好不能看到水下的大头针，如图所示，量出针露出的长度为 d，木塞得半径为 r，求水的折射率导示导示: :当调节针插入的深度后，使观察者不论在什么位置都刚好 不能看到水下的大头针时，表明此时 A 点发出的光线发生了全反射如图所示，从 A 点发出的光到达 B 点恰好以临界角 C 入射，因此 sinC=1/n，在AOB 中 tanC=r/D，而， 11sin1sintan 22  nCCC所以 n=rrd/22处理这类问题通常是先画出临界几何光路图，再用折射定律，全反射的知识求解知识点三棱镜对光路作用与光的色散棱镜对光路作用与光的色散1．三棱镜对光线的作用①光密三棱镜：当光线从一侧面射入，从另一侧面射出时，光线两次均向底面偏折。

思考：思考：光疏三棱镜对光路的特点？②全反射棱镜（等腰直角棱镜）：当光线从一直角边垂直射入时，在斜边发生全反射，从另一直角边垂直射出当光线垂直于斜边射入时，在两直角边发生全反射后又垂直于斜边射出③三棱镜成像：当物体发出的光线从三棱镜的一侧面射入，从另一侧面射出时，逆着出射光线可以看到物体的虚像2．光的色散①由于各种色光的折射率不同，因此一细束复色光经三棱镜折射后将发生色散现象②白光通过三棱镜，要发生色散，红光偏折角最小，紫光偏折角最大．偏折角从小到大的顺序是：红、橙、黄、绿、蓝、紫．③结论——从红到紫的方向有：（1）同一介质对不同色光的折射率逐渐增大．（2）在同一介质中不同色光的传播速度逐渐减小．（3）光的频率逐渐增大．（4）在真空中的波长逐渐减小．（5）光子的能量逐渐增大．【【应用应用 3】3】 （（江苏九校江苏九校20072007 年第二次联考试卷年第二次联考试卷）如图所示，截面为 ABC 的玻璃直角三棱镜放置在空气中，宽度均为 d 的紫、红两束光垂直照射三棱镜的一个直角边 AB，在三棱镜的另一侧放置一平行于 AB 边的光屏，屏的距离远近可调，在屏上出现紫、红两条光带，可能是（ ）A．紫色光带在上，红色光带在下，紫色光带较宽B．紫色光带在下，红色光带在上，紫色光带较宽C．红色光带在上，紫色光带在下，红色光带较宽D．红色光带在下，紫色光带在上，红色光带较宽导示导示: : 紫光的频率比红光大，故三棱镜对紫光的折射率比对红光大，通过三棱镜后紫光偏离入射方向的角度大，当光屏离三棱镜的距离适当时，紫光既可以在红光的上面，也可以在红光的下面． 故选 CD方法探究类型一类型一折射率及全反射的综合应用折射率及全反射的综合应用【【例例 1】1】一个横截面为半圆形的光学元件，其材料的折射率为 n=，一束平行光以 45º 的入射角射向其2上表面，如图所示。

求：在图中标出入射光能从其半圆面上射出的范围导示导示: :如图所示，由折射定率定义：n=，可得 θ=300，从圆心 O 射入的光 sin45sin线到达半圆周上的 C 点时，入射角为 00，因此一定有光线射出从 C 点向左右两边移动，射到半圆周上的光线的入射角都将逐渐增大当入射角增大到临界角时，光线发生全反射，不再能够从该元件射出由 sinθ0=1/n，求出临界角为θ0=450设光线射到C 点左边某一点 A 时刚好有入射角 α=θ0=450，从图中可以看出 ΔAOD 中 β=600，所以 γ=750；同理设光线射到 C 点右边某一点 B 时刚好有入射角 α=θ0=450，从图中可以看出 ΔBOE 中的 σ=150只有以上得到的 A、B 两点间的圆弧上，才有光线射出AB 弧的度数是900º1）对射到圆弧上的光线，一定要做出过该点的半径，因为该半径就是法线有了法线，入射角、折射角就都好分析了 （2）通过这道题体会一下作图和计算的关系．做有关折射、全反射的题目，必须尽量准确地作图，同时利用几何关系进行计算类型二类型二视深问题视深问题【【例例 2】2】如图所示，一个物点位于折射率为 n 的媒质中 h0深处，证明当在媒质界面正上方观察时，物体的视深为：h= h0/n。

导示导示: :根据光路可逆和折射定律：n=ri sinsin一般瞳孔的线度 d=2～ 3毫米，因此 i和r都非常小，则 sinitgi=,sinrtgr=故有 n==ha 0ha ri sinsin hh0即 h=h0/n思考：思考：如何证明视高？ 成功体验1 1．． （连云港市（连云港市 20072007 届高三年级第三次调研届高三年级第三次调研）如图所示，为一块建筑用幕墙玻璃的剖面图，在其上建立直角坐标系xOy，设该玻璃的折射率沿y轴正方向均匀发生变化现有一单色a从原点O以某一入射角由空气射入该玻璃内部，且单色光a在该材料内部的传播路径如图中实线所示则玻璃的折射率沿y轴正方向发生变化的情况是 （ ）A．折射率沿y轴正方向均匀减小B．折射率沿y轴正方向均匀增大C．折射率沿y轴正方向先均匀减小后均匀增大D．折射率沿y轴正方向先均匀增大后均匀减小2．．5． （广州市重点中学 2008 高三质检）如图从点光源 S 发出的一细束白光以入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的 ab 间形成一条彩色光带.下面的说法中正确的是（ ）A. a 侧是红光，b 是紫光 B. 在真空中 a 光的波长小于b 光的波长C .三棱镜对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率D. 三棱镜中 a 光的传播速率大于 b 光的传播速率3 3．．如图,等腰棱镜的顶角为 30°,光线 MD 垂直于 AC 边射向棱镜,入射光线 MD 和折射光线 ON 的延长线夹角为 30°,则光在这种玻璃中传播的速度大小为__________m/s.4．如图所示，一 透明塑料棒的折射率为 n,光线由棒的一端面射入，当入射角 i 在一定范围内变化时，光将全部从另一端面射出。

当入射角为 i 时，光在棒的内侧面恰好发生全反射答案：1．A 2．BD 3．4．81031arcsin2ni。