专题1 光的折射和全反射的综合问题 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册1

第四章 光 专题1 光的折射和全反射的综合问题 课堂引入 水中的气泡和叶子上的露珠看起来特别明亮；炎热夏天，柏油路面有时看起来特别明亮,像水洗过的一样。这又是为什么呢？ 第一部分：全反射 水中和玻璃中的气泡，还有叶子上的露珠看起来特别明亮，这是为什么？ 水中的气泡看上去特别明亮 晶莹剔透的露珠 核心要点1　光的折射与全反射 1．题型特点 光投射到两种介质的界面上会发生反射和折射．反射角和入射角、折射角和入射角的关系分别遵守反射定律和折射定律．当光从光密介质射向光疏介质中时，若入射角大于或者等于临界角，则会发生全反射现象． 2．涉及问题 (1)光的反射(反射光路、反射定律)； (2)光的折射(折射光路、折射定律、折射率)； (3)光的全反射(临界角、全反射条件)． 3．正确地理解和灵活地应用折射率公式 折射率公式为 (θ1为真空中的入射角，θ2为某介质中的折射角)．根据光路可逆原理，入射角、折射角是可以随光路的逆向而“换位”的．我们可以这样来理解、记忆： 【例1】如图所示，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A＝90° ，∠B＝30°.一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出． (1)求棱镜的折射率； (2)保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出．求此时AB边上入射角的正弦值． 【针对训练1】如图所示，某种透明介质的截面图由直角三角形AOC和圆心为O、半径为R的四分之一圆OBC组成，其中∠A＝60°.一束单色光从D点垂直AB面射入透明介质中，射到圆弧BC上时恰好发生全反射.已知D点与O点之间的距离为 R，光在真空中的传播速度为c.求： (1)单色光在介质中的传播速度v； (2)单色光第一次射出介质时的折射角θ. 核心要点2　折射率的计算方法和测量方法 1．折射率的三种计算方法 (1) ； (2) (θ1为真空中光线与法线的夹角)； (3) (C为光从光密介质射向光疏介质发生全反射时的临界角)． 【针对训练2】一直筒状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形，容器内装满某种透明液体．过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示．容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料．在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率． 【例2】如图所示，一透明玻璃砖横截面的上半部分是半径为R的半圆，下半部分是边长为2R的正方形，在玻璃砖的左侧距离为R处，有一和玻璃砖侧面平行的足够大的光屏.一束单色光沿图示方向从光屏上的P点射 出，从M点射入玻璃砖.恰好经过半圆部分的圆心O，且∠MOA＝45°，已知玻璃砖对该单色光的折射率n＝ ，光在真空中的传播速度为c.求： (1)该单色光在玻璃砖中发生全反射的临界角的正弦值. (2)从M点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖，该单色光在玻璃砖内传播的时间. 解析　(2)该单色光射到玻璃砖的平面上时的入射角均为i＝45°，sin 45°>sin C， 则单色光在玻璃砖内射到平面上时会发生全反射，其光路图如图所示 针对训练　如图所示，ABC为一透明材料制成的柱形光学元件的横截面，该种材料的折射率n＝ ，AC是一半径为R的 圆弧，O为圆弧的圆心，ABCO构成正方形，在O处有一点光源.从点光源射到圆弧AC的光线进入透明材料后首次射向AB或BC界面时，有一部分不能从AB或BC界面直接射出.下面的问题只研究进入透明材料后首次射向AB或BC界面的光线，已知AB面上的P点到A点的距离为 R.求： (1)从P点射出的光线的折射角； (2)AB和BC横截面上没有光线射出部分的总长度. 解析　(1)设射向P点的光线入射角为θ1，折射角为θ2，如图所示， 解得θ2＝60°. 解析　(2)设临界角为C，射向M点的光线恰好发生全反射， $$