第13章 第1讲 光的折射 全反射(课件PPT)-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

第十三章　光　学 　第1讲 光的折射　全反射 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 目录 contents Part 01 知识储备 核心考点 Part 02 提分集训 Part 03 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 知 识 储 备 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 同一平面 法线 正 可逆 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 光学性质 大于1 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 消失 光密 光疏 反射 大于 90° 小 全反射 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 √ × √ √ × 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 核 心 考 点 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 提 分 集 训 （七 十四） 点击进入word 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 谢谢观看 第十三章　光学 高考总复习 物理 返回目录 考向 定位 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． 1. 2. 3. eq \f(1,n)　 [思考判断] 　(1)在光的折射现象中，光路是可逆的．( ) (2)光由介质射入空气，折射角小于入射角．( ) (3)由n＝ eq \f(c,v)可知任何介质的折射率都大于1.( ) (4)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小．( ) (5)密度大的介质一定是光密介质．( ) 考点一　折射定律　折射率 1．对折射率的理解 (1)公式n＝ eq \f(sin θ1,sin θ2)中，不论光是从真空射入介质，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． (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． (6)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＝ eq \f(c,n). 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． [例1]　夜晚平静的湖面上停一艘长8 m的船(船体近似漂浮在水面，不计船身厚度船正中间有一根长3 m的桅杆．如图所示，在船正下方4 m深处有一个点光源(向各个方向照射)，当船缓慢前行(向左)7 m时，桅杆顶部刚好被照亮到．(取sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)求： (1)该水域的折射率； (2)俯视水面被光源照亮区域半径． 【解析】　(1)当桅杆顶部刚好被照亮到时的光路图如图 桅杆顶部刚好被照亮到，则 x1＝ eq \f(L船,2)＝4 m 由几何关系可知 tan α＝ eq \f(x1,h)＝ eq \f(4,3) 解得α＝53° 由几何关系可知 tan β＝ eq \f(x2,H) 其中x1＋x2＝7 m 解得β＝37° 根据折射定律可知n＝ eq \f(sin α,sin β) 其中x1＋x2＝7 m 解得β＝37° 根据折射定律可知n＝ eq \f(sin α,sin β) 解得n＝ eq \f(4,3) (2)俯视水面被光源照亮区域临界位置如图 根据sin C＝ eq \f(1,n)＝ eq \f(3,4) 由几何关系可知 tan C＝ eq \f(r,H) 解得r＝ eq \f(12\r(7),7) m 【答案】　(1)n＝ eq \f(4,3)　(2)r＝ eq \f(12\r(7),7) m eq \a\vs4\al([方法指导]) 解决光的折射问题的思路 (1)根据题意画出正确的光路图． (2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准． (3)利用折射定律求解． (4)注意折射现象中光路的可逆性．　　 1．(2025·山东模拟)由透明介质制成的半径为R的半球形的横截面如图所示，O为球心，A为截面内的最高点，一细光束在截面内从S点沿平行AO方向射入介质，该光束经两次折射后从界面MN沿平行OS方向射出介质．已知S到AO的距离为 eq \f(\r(3),2)R，真空中的光速为c，忽略反射光．则透明介质的折射率和光在介质中的传播时间分别为(　　) A. eq \r(3)， eq \f(R,c)　　　　　B． eq \r(3)， eq \f(\r(3)R,c) C． eq \r(2)， eq \f(R,c) D． eq \r(2)， eq \f(\r(2)R,c) 解析：选A　由题述作出光路图，如图所示 由几何关系得sin i＝ eq \f(\r(3),2) 则i＝60° 又从MN射出的出射光线与OS平行，则 β＝60° 由折射定律得 n＝ eq \f(sin i,sin r)＝ eq \f(sin β,sin α) r＝α r＋α＋30°＝180°－90° 则r＝α＝30°，n＝ eq \r(3) 在等腰三角形OBS中，有 2xOBcos 30°＝R 可得xOB＝ eq \f(R,\r(3)) 光在介质中的传播速度为 v＝ eq \f(c,n)＝ eq \f(c,\r(3)) 光在介质中的传播时间为 t＝ eq \f(xOB,v)＝ eq \f(R,c)故选A. 2．(2025·太原期末)一束光线射到玻璃球过球心O的截面上，入射角为60°.光线的传播路径如图，出射光线恰好与AO平行，则该光线在玻璃中的折射率为(　　) A． eq \r(3) B． eq \f(2,3) eq \r(3) C．2 D．1.5 解析：选A　做出光路图如图 设在A点入射后折射角为r，因为△AOB是等腰三角形，所以 ∠OBA＝r 由光路可逆知，在B点出射光线的出射角为60°，由几何关系知 2r＝60° 得r＝30° 由折射定律有 n＝ eq \f(sin 60°,sin r)＝ eq \f(sin 60°,sin 30°)＝ eq \r(3) 故选A. 考点二　全反射 1．解答全反射问题的技巧 (1)解答全反射问题时，要抓住发生全反射的两个条件： ①光必须从光密介质射入光疏介质． ②入射角大于或等于临界角． (2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符． 2．全反射规律的应用 (1)全反射棱镜 截面是等腰直角三角形的棱镜(通常是玻璃做成的)叫全反射棱镜．它的特殊作用一般有如图所示的四种情况． (2)光导纤维 光导纤维简称“光纤”，它是非常细的特制玻璃丝(直径在几微米到一百微米之间)，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大． [例2]　(2023·湖北高考)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． eq \f(1,2)d B． eq \f(\r(2),2)d C．d D． eq \r(2)d 【解析】　设光线在OQ界面N点的入射角为α，折射角为β，由几何关系可知α＝30°，由折射定律得n＝ eq \f(\a\vs4\al(sin β),sin α)＝ eq \r(2)，光线从OQ界面射出的临界条件为恰好发生全反射，光路图如图，其中OB⊥CS，光线在A、B两点恰好发生全反射，由sin C＝ eq \f(1,n)＝ eq \f(\r(2),2)得A、B两处的临界角为45°，A、B之间有光线射出，由几何关系可知AB＝2AC＝2CS＝OS＝d，故C正确． 【答案】　C [对点训练] 3．光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的．光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，如图所示．关于两折射率的关系，下列说法正确的是(　　) A.n1＝n2 B．n1<n2 C．弯曲的光导纤维也能导光 D．光导纤维能够传输图像，但不能传输声音 解析：选C　AB.光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射率n1大于外层的折射率n2，故AB错误； C．光在光纤中传播主要是依据全反射原理．光线垂直光线端面射入，并与光纤轴心线重合时，光线沿轴心线向前传播；若弯曲度过大，就会造成部分光无法正常通过，其他光线还是可以正常通过，故C正确； D．光导纤维可以传输声音、图像和文字等信息，故D错误． 故选C. 考点三　光的折射和全反射的综合问题 [例3]　(2025·海口期末)如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上OP＝ eq \f(1,2)R.光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射，已知真空中的光速为c，求： (1)玻璃砖的折射率n； (2)光在玻璃砖中传播的速度大小v； (3)已知该光在玻璃内只发生一次反射，求光在玻璃砖内的传播时间t. 【解析】　(1)由几何关系可知 sin C＝ eq \f(\f(1,2)R,R)＝ eq \f(1,2) 则C＝30° 玻璃砖的折射率 n＝ eq \f(1,sin C)＝2 (2)光在玻璃砖中传播的速度大小 v＝ eq \f(c,n)＝ eq \f(1,2)c (3)光在玻璃砖内的传播时间 t＝ eq \f(R cos C＋\f(R cos C,cos 2C),v)＝ eq \f(3\r(3)R,c) 【答案】　(1)2　(2)0.5c　(3) eq \f(3\r(3)R,c) eq \a\vs4\al([方法指导]) 求解光的折射和全反射问题的思路 (1)确定研究的光线 该光线一般是入射光线，还有可能是反射光线或折射光线；若研究的光线不明确，根据题意分析、寻找，如临界光线、边界光线等． (2)画光路图 找入射点，确认界面，并画出法线，根据反射定律、折射定律作出光路图，结合几何关系，具体求解． (3)注意两点 从光疏→光密：一定有反射、折射光线 从光密→光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射．　　 [对点训练] 4．(2022·全国甲卷)如图，边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点．在截面所在的平面，一光线自M点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P点射出棱镜，求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离． 解析：设光线在AB面的折射角为θ，则有 sin 60°＝n sin θ 由题知，光线经折射后在BC边的N点恰好发生全反射， 则有sin C＝ eq \f(1,n)，C＝90°－θ 联立解得tan θ＝ eq \f(\r(3),2)，n＝ eq \f(\r(7),2) 根据几何关系有tan θ＝ eq \f(MB,BN)＝ eq \f(a,2BN) 解得NC＝a－BN＝a－ eq \f(a,\r(3)) 再由tan θ＝ eq \f(PC,NC)，解得PC＝ eq \f(\r(3)－1,2)a. 再由tan θ＝ eq \f(PC,NC)，解得PC＝ eq \f(\r(3)－1,2)a. 答案： eq \f(\r(7),2)　 eq \f(\r(3)－1,2)a $$