第14章 第1讲 光的折射 全反射(课件PPT)-【赢在微点·顶层设计】2025年高中物理高考一轮总复习（粤教版2019）

高考复习顶层设计·物理 赢在微点 高考复习顶层设计 物理 第十四章 光　学 第1讲　光的折射　全反射 1.理解折射率的概念,掌握光的折射定律,并能解决实际问题。2.掌握发生全反射的条件并会用全反射的条件解释现象和进行相关计算。 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考点1　折射定律　折射率 1.折射现象。 光从一种介质进入另一种介质时,在界面上光路发生______的现象。 2.折射定律。 折射光线与入射光线、法线在________内;折射光线与入射光线分别 位于_____的两侧;入射角的正弦和折射角的正弦成正比,即_______。 改变 同一平面 法线 =n 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 3.折射率。 (1)定义:光从______射入_________发生折射时,入射角的正弦与折射角的______之比,叫作这种介质的折射率。 (2)表达式:n=。 (3)决定因素:由介质本身及光的______共同决定,与入射角、折射角的大小______,与介质的密度______。 (4)折射率与光速的关系。 介质的折射率等于光在______中的速度与在________中的速度之比,即n=。 真空 某种介质 正弦 频率 无关 无关 真空 该介质 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (1)无论是光的折射还是光的反射,光路都是可逆的( ) (2)光从空气射入水中,它的传播速度一定增大( ) (3)根据n=可知,介质的折射率均大于1( ) 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 1.对折射率的理解。 (1)公式n=中,不论是光从真空射入介质,还是从介质射入真空,θ1总是真空中的光线与法线间的夹角,θ2总是介质中的光线与法线间的夹角。 (2)折射率由介质本身性质决定,与入射角、折射角的大小无关。 (3)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。 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (4)折射率的大小不仅与介质本身有关,还与光的频率有关。同一种介质中,频率越大的色光折射率越大,传播速度越小。 (5)同一种色光,在不同介质中虽然波速、波长不同,但频率相同。 2.光路的可逆性。 在光的折射现象中,光路是可逆的。如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上,光线就会逆着原来的入射光线发生折射。 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例1】　(2023·江苏卷)地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大,太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是(　　) A B C D 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　随高度降低,折射率变大,由n=可知光线随高度降低,越来越靠近法线,所以A项正确,B、C、D三项错误。 答案　A 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例2】　某同学打算用激光灯测量一透明亚克力平板的折射率,如图所示,激光灯固定在水平桌面上方高h=40 cm处,激光打到桌面上的A点,将透明亚克力平板竖直放置在桌面上时,激光打到桌面上的B点,该同学测出平板的 厚度为d=3.6 cm,OA间的距离为L1=30 cm,AB间的距离为L2=1.575 cm,真空中光速为c=3×108 m/s。求: (1)该平板对该激光的折射率; (2)放上平板后光从射出至打到桌面上所用的时间。 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　(1)画出光路图,如图所示, 根据几何关系可知,激光在平板右侧的折射角的正弦 值为sin θ1==, 根据折射定律和几何关系可知平板右侧两光线平行, 则M、N间的距离等于A、B间的距离, 则有tan θ1=,tan θ1=, 可得MF=2.1 cm,PF=2.7 cm, 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 则激光在平板左侧的折射角满足 sin θ2==, 根据折射定律有n=, 解得n=。 (2)根据上述分析可知,光在平板以外区域经过的路程为s1=+FN, 其中FN=, 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 在平板内经过的路程为s2=, 根据折射知识可知光在平板中的传播速度为v=, 则光的传播时间为t=+, 解得t=×10-10 s。 答案　(1)　(2)×10-10 s 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 平行玻璃砖、三棱镜、圆柱体(球)对光路的控制作用   平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球) 对 光 线 的 作 用   通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向,但要发生侧移   通过三棱镜的光线经两次折射后,出射光线向棱镜底面偏折   圆界面的法线是过圆心的直线,光线经过两次折射后向圆心偏折 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考点2　全反射 1.光密介质与光疏介质。 介质 光密介质 光疏介质 折射率 大 小 光速 小 大 相对性 若n甲>n乙,则甲相对乙是光密介质; 若n甲<n丙,则甲相对丙是光疏介质 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.全反射。 (1)定义:光从光密介质射入光疏介质时,当入射角增大到某一角度,折射光线消失,只剩下反射光线的现象。 (2)条件:①光从光密介质射向光疏介质。②入射角大于或等于临界 角。 (3)临界角:折射角等于90°时的入射角。若光从介质(折射率为n)射向真空或空气时,发生全反射的临界角为ic,由n=,得sin ic=。介质的折射率越大,发生全反射的临界角越小。 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 3.光导纤维。 光导纤维的原理是利用光的全反射(如图)。 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (1)某种介质相对一种介质是光密介质,但相对其他介质可能是光疏介质( ) (2)只要入射角足够大,就能发生全反射( ) (3)光导纤维纤芯的折射率大于包层的折射率( ) 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 分析光的全反射问题的思路。 (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或等于临界角,明确是否会发生全反射现象。 (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,然后结合几何知识推断和求解相关问题。 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例3】　(2023·湖北卷)如图所示,楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°,OP边上的点光源S到顶点O的距离为d,垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射,OQ边上有光射出部分的长度为(　　) A.d B.d C.d D.d 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　由题意和几何关系知入射角α=30°,折射角β=45°,则折射率n==,发生全反射的临界角为C,sin C==,则临界角C=45°,过S点作OB的垂线SC,SA和SB是刚 好发生全反射的边界光线。由几何关系得AC=SC=Dsin 30°=d,BC= SC=d,有光射出部分的长度AB=AC+BC=d,C项正确。 答案　C 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例4】　图示为光导纤维(可简化为长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为L,折射率为n=,真空中光速为c,AB代表端面。一束单色光从玻璃丝的AB端面 以入射角θ入射,若光能传播到另一端面,则入射角需要满足条件(　　) A.入射角θ<45°,若θ=45°,光在光导纤维中传播时间为 B.入射角θ<45°,若θ=45°,光在光导纤维中传播时间为 C.入射角θ<90°,若θ=45°,光在光导纤维中传播时间为 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　光路图如图所示,设以图中入射角入射时刚好能在光导纤维内壁发生全反射,则由折射定律n=,n=,解得θ=90°,所以入射角必 D.入射角θ<90°,若θ=45°,光在光导纤维中传播时间为 须满足θ<90°。当入射角为45°时,即θ=45°时,解得sin r==,所 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 以r=30°,则光在光导纤维中传播时间为t==,而光在光导纤维 中传播的速度为v=,解得t=L,C项正确。 答案　C 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考点3　光的折射和全反射的综合应用 考向1　光在三角形玻璃砖中的折射和全反射问题 【典例5】　如图,一折射率为的材料制作的三棱镜,其横截面为直角三角形ABC,∠A=90°, ∠B=30°。一束平行光平行于BC边从AB边射入棱镜,不计光线在棱镜内的多次反射,求AC边与BC边上有光出射区域的长度的比值。 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　如图甲所示,设从D点入射的光线经折射后恰好射向C点,光在AB边上的入射角为θ1,折射角为θ2,由折射定律有sin θ1=nsin θ2,① 设从DB范围入射的光折射后在BC边上的入射角为θ',由几何关系可知 θ'=30°+θ2,② 由①②式并代入题给数据得 θ2=30°,③ nsin θ'>1,④ 所以,从DB范围入射的光折射后在BC边上发生全反射,反射光线垂直射到AC边,AC边上全部有光射出。 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 设从AD范围入射的光折射后在AC边上的入射角为θ″,如图乙所示。由几何关系可知θ″=90°-θ2,⑤ 由③⑤式和已知条件可知 nsin θ″>1,⑥ 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 即从AD范围入射的光折射后在AC边上发生全反射,反射光线垂直射到BC边上。设BC边上有光线射出的部分为CF,由几何关系得 CF=AC·sin 30°,⑦ AC边与BC边有光出射区域的长度的比值为=2。 答案　2 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向2　光在球形玻璃砖中的折射和全反射问题 【典例6】　如图所示,圆心为O的半圆形玻璃砖半径为R,A为半圆形玻璃砖平面上的一点,一束单色光以θ=60°的入射角从A点射入玻璃砖,光线经过玻璃砖2次折射,从玻璃砖圆表面离开的光线相 对于最初的入射光线发生了侧移,但传播方向未变。若入射光线从A点垂直于半圆形玻璃砖平面入射,则第一次射到玻璃砖圆表面光线恰好不能从玻璃砖射出。求: 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (1)玻璃的折射率; (2)光线发生侧移的距离。 解析　(1)光路图如图所示,因为入射光线与 出射光线平行,可知过入射点A的法线与过 出射点B的法线平行。设OA长为l, 玻璃砖的折射率n=, 根据几何关系=, 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 又沿A点垂直入射的光恰好发生全反射sin C=, 根据几何关系sin C=, 解以上各式得折射角r=30°, OA之间的距离l=R, 折射率n=。 (2)将出射光线反向延长,交OA延长线于C点,由几何关系知 ∠OCB=90°-θ=30°, 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 OC==R, AC=R-R=R, 所以侧移距离d=ACsin 30°=R。 答案　(1)　(2)R 第1讲　光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 本部分内容讲解结束 $$