第14章 第1讲 光的折射 全反射(课件PPT) -【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习

赢在微点 高考复习顶层设计 物理 第十四章 光 学 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 第1讲 第十四章　光学 光的折射　全反射 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 目 标 要 求 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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 考点1　折射定律　折射率 考点2　全反射 内容 索引 温馨提示:点击标题链接相关内容 考点3　光的折射和全反射的综合应用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 折射定律　折射率 赢在微点 物理 大一轮 考点1 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 7 必|备|知|识 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、法线处在 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 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率。 (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 。 真空 某种介质 正弦 频率 无关 无关 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (4)折射率与光速的关系。 某种介质的折射率等于光在 中的传播速度c与在 中的传播速度v之比，即n=。 真空 该介质 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (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( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 关|键|能|力 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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【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( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例2】　如图所示，半径为R的半圆柱透明体置于水平桌面上，上表面水平，其横截面与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中射入透明体内，光线与CO夹角为30°，出射光线射在桌面上B点处，测得A、B之间的距离为，则该透明体的折射率为( ) A. B. C. D. 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 根据题意，光路图如图所示，由几何关系可得sin θ===，该透明体的折射率为n==，C项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 全反射 赢在微点 物理 大一轮 考点2 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 19 必|备|知|识 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 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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C，由n=，得sin C= 。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 3.光导纤维。 光导纤维的原理是利用光的全反射(如图)。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (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)光导纤维内芯的折射率大于外层介质的折射率( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 关|键|能|力 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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例3】　(2024·海南卷)一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直于OP射入，恰好在PQ界面发生全反射，则玻璃砖的折射率( ) A. B. C. D.2 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 如图所示，根据几何关系可知光线在PQ界面的入射角为C=60°，根据全反射的临界条件可得sin C=，解得n=，C项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【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 D.入射角θ<90°，若θ=45°，光在光导纤维中传播时间为 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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，则折射定律n= ，n=，解得θ=90°，所以入射角必须满足θ<90°。当入射角为45°时，即θ=45°时，解得sin r==，所以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=，C项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 光的折射和全反射的综合应用 赢在微点 物理 大一轮 考点3 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 29 考向1 光在三角形玻璃砖中的折射和全反射问题 【典例5】　如图所示的等腰三角形ABC为某棱镜的横截面，其中∠A=120°，AB=L。一细光束在截面内由AB的中点垂直AB边射入棱镜，细光束第一次由BC边射出棱镜时相对AB边的入射光的偏角为15°，光在真空中传播的速度为c。 关|键|能|力 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)求光在棱镜中的传播速度； 根据题意结合几何关系可知，细光束第一次由BC边射出棱镜时入射角α=30°，折射角β=45°，根据折射定律n==， 则光在棱镜中的传播速度v==c。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)先将入射光束沿逆时针旋转，入射角为45°时，求光从射入棱镜到第一次从棱镜中射出经历的时间。 将入射光束沿逆时针旋转，入射角为45°时在AB界面，根据折射定律=n， 在AB界面折射角r=30°， 根据几何关系第一次到达BC界面的入射角为i'=60°， 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 因为sin i'=>， 则光线在BC界面发生全发射，根据反射定律，反射角为60°，根据几何关系，反射光线射到AC界面的入射角为30°，因为 sin 30°=<， 则光线会从AC射出，如图所示， 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 根据几何关系，光在棱镜中的运动距离为 s=+=L， 故光从射入棱镜到第一次从棱镜中射出经历的时间t==L。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向2 光在球形玻璃砖中的折射和全反射问题 【典例6】　(2024·全国甲卷)一玻璃柱的折射率n=，其横截面为四分之一圆，圆的半径为R，如图所示。截面所在平面内，一束与AB边平行的光线从圆弧入射。入射光线与AB边的距离由小变大，距离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射。求此时h与R的比值。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 画出光路图，如图， 由折射率的定义知=n=， 设临界角为C，得sin C==， 则cos C=， 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 根据α=β+C可得=， 解得tan β=， 则sin β=， =sin α=sin β=。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 把握高考微点，实现素能提升 完成——微练47 本部分内容讲解结束 $$