18 光的折射和全反射的综合应用（课件PPT）-【名师导航】2025年高考物理一轮微考点分层突破（通用版）

　光的折射和全反射的综合应用 第十三章　光 13 复习目标 2 高三物理一轮复习课件 1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律； 2.掌握发生全反射的条件并会用全反射的条件进行相关计算. 3.能用光的折射和全反射解决光学综合问题 高三物理一轮复习课件 内容索引 NEIRONGSUOYIN 题型一　光是折射及折射率 题型二　光的全反射及应用 /////// /////// 题型三　光的色散及应用 /////// 3 1．对折射率的理解 (1)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小：v＝。 (2)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。 (3)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．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、折射率等。 (3)注意在折射现象中，光路是可逆的。 考点一 光的折射及折射率 ‹#› 目录 @《创新设计》 ‹#› 目录 @《创新设计》 ‹#› 目录 @《创新设计》 (1)海水浪花呈白色、玻璃(水)中气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起来“水淋淋”的、海市蜃楼、钻石的夺目光彩、水下灯照不到整个水面、全反射棱镜等． (2)光导纤维： ①结构：简称光纤，是一种透明的玻璃纤维丝，直径在几微米到一百微米之间，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，即内芯是光密介质，外套是光疏介质． ②原理：光在光纤的内芯中传播，每次射到内、外层的界面上时，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射． 考点二 光的折射及折射率 ‹#› 目录 @《创新设计》 ‹#› 目录 @《创新设计》 ‹#› 目录 @《创新设计》 ‹#› 目录 @《创新设计》 (1)确定光是从光密介质进入光疏介质。 (2)应用sin C＝1/n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、运算，解决问题。 i r P 方法技巧——解决全反射问题的一般方法 ‹#› 目录 @《创新设计》 考点三 光的色散及应用 ‹#› 目录 @《创新设计》 ‹#› 目录 @《创新设计》 转回原题 ‹#› 目录 @《创新设计》 ‹#› 目录 @《创新设计》 ‹#› 目录 @《创新设计》 多维训练 A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B．内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射 C．波长越长的光在光纤中传播的速度越大 D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大 E．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射 解析　当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故选项A正确，B错误；波长越长的光，频率越小，介质对它的折射率n越小，根据公式v＝c/n，光在光纤中传播的速度越大，故选项C正确，D错误；根据sin C＝1/n知，折射率越大，全反射临界角越小，红光的折射率小，则全反射临界角大，若紫光恰能发生全反射，则红光不能发生全反射，故选项E正确。 答案　ACE 1．(多选)一光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是(　　) ‹#› 目录 @《创新设计》 多维训练 2．(多选)如图所示，一束光射入平行玻璃砖后分成1、2两束，然后射出玻璃砖(射出光线没画)，1、2两光对应的频率分别为ν1、ν2，玻璃砖对它们的折射率分别为n1、n2。下列说法正确的是(　　) A．n1＞n2 B．ν1<ν2 C．射出玻璃砖的两束光相互平行 D．若增大入射光束的入射角，则2光先发生全反射 E．无论怎样改变入射光束的入射角，1、2光均不会发生全反射 ‹#› 目录 @《创新设计》 备选训练 3．(多选)水下一点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，如图所示，水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出，Ⅱ区域只有a光射出。下列判断正确的是(　　) A．a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角小 B．在真空中，a光的波长大于b光的波长 C．水对a光的折射率大于对b光的折射率 D．水下b光不能射到图中Ⅱ区域 E．水下a、b光能射到图中Ⅱ区域以外区域 解析　根据题述，b光发生全反射的临界角较小，由sin C＝1/n，可知水对b光的折射率较大，对a光的折射率较小，a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光折射角小，选项A正确，C错误；由折射率随光的频率的增大而增大可知，a光的频率较小，波长较长，选项B正确；水下b光能射到题图中Ⅱ区域，由于在题图中Ⅱ区域发生了全反射，Ⅱ区域只有a光射出，选项D错误；水下a、b光能射到图中Ⅱ区域以外区域，由于发生了全反射，不能射出水面，选项E正确。 答案　ABE ‹#› 目录 @《创新设计》 备选训练 4.如图7，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射率为__________。 ‹#› 目录 @《创新设计》 备选训练 5. 如图，一透明半圆柱体折射率为n＝2，半径为R、长为L。一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，部分柱面有光线射出。求该部分柱面的面积S。 ‹#› 目录 @《创新设计》 备选训练 6.如图所示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面．已知光在真空中的传播速度为c. (ⅰ)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件； (ⅱ)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间． (1)为使光线可在玻璃丝中传播，α 角应大于或者等于临界角. 审题析疑 (2)光通过玻璃丝的时间等于光在玻璃丝中通过的路程除以光在玻璃丝中的光速. i γ α 转到解析 ‹#› 目录 @《创新设计》 备选训练 转回原题 ‹#› 目录 @《创新设计》 解析　由n＝eq \f(sin i,sin r)可知，入射角i相同，折射角r1<r2，所以n1>n2，故A正确；由n1>n2可知，频率ν1>ν2，故B错误；由于玻璃砖上下表面平行，所以两次折射的法线也平行，第一次的折射角等于第二次的入射角，所以出射光线与入射光线平行，进而两出射光线相互平行，故C正确；因第二次的折射角等于第一次的入射角，所以第二次不会发生全反射，故D错误，E正确。答案　ACE 解析　根据折射率定义有，eq \f(sin∠1,sin∠2)＝n，刚好在AC面上发生全反射， 则sin∠3＝eq \f(1,n)，又∠1＝45°，∠2＋∠3＝90°，解得：n＝eq \f(\r(6),2)。答案　eq \f(\r(6),2) 解析　半圆柱体的横截面如图所示，OO′为半径。 设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件， 由折射定律得 nsin θ＝1，式中，θ为全反射临界角。 由几何关系得∠O′OB＝θ，S＝2(R·∠O′OB)·L＝2RLθ 代入题给条件得S＝eq \f(π,3)RL。答案　eq \f(π,3)RL 解析　(ⅰ)设光线在端面AB上C点(见右图)的入射角为i，折射角为γ，由折射定律有sin i＝nsin γ① 设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为α，为了使该光线可在此光导纤维中传播，应有α≥θ② 式中,θ是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角,它满足nsin θ＝1③ 由几何关系得α＋γ＝90°④ 由①②③④式得sin i≤eq \r(n2－1)⑤ (ⅱ)光在玻璃丝中传播速度的大小为v＝eq \f(c,n)⑥ 光速在玻璃丝轴线方向的分量为vz＝vsin α⑦ 光线从玻璃丝端面AB传播到其另一端面所需时间为:T＝eq \f(L,vz)⑧ 光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面AB传播到其另一端面所需的时间最长，由②③⑥⑦⑧式得Tmax＝eq \f(Ln2,c)⑨ 答案　(ⅰ)sin i≤eq \r(n2－1)　(ⅱ)eq \f(Ln2,c) $$