第15章 第1讲 光的折射定律　全反射及其应用 课件 -2027届高考物理一轮复习考点精讲

该高中物理高考复习课件聚焦“光及其应用”专题，覆盖光的折射定律、全反射及应用、折射率测量等核心考点，依据课标要求和高考评价体系，分析广东近5年真题考点分布，明确折射与全反射、实验测量为高频考查内容，归纳光路分析、临界计算等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于真题训练与素养融合，如以2024年学选考T16双光束折射全反射题为例，通过科学思维中的模型建构（绘制光路图）和科学推理（应用临界角公式），指导学生掌握“画光路-找临界-列公式”解题技巧，提升得分率，助力学生高效冲刺，为教师提供精准复习教学指导。

第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 第1讲　光的折射定律　全反射及其应用 -- 第十五章　光及其应用 1．理解光的折射定律，并用其解决(解释)相关问题。 2．知道光的全反射现象及其产生的条件。 3．知道光纤的工作原理及光纤技术在生产生活中的应用。 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 AC -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 B -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 A -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 CD -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 A -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 -- 第十五章　光及其应用 谢谢观看 -- 第十五章　光及其应用 课标内容 1．通过实验，理解光的折射定律。会测量材料的折射率。 2．知道光的全反射现象及其产生的条件。初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用。 3．观察光的干涉、衍射和偏振现象，了解这些现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用。知道光是横波，会用双缝干涉实验测量光的波长。 4．通过实验，了解激光的特性。能举例说明激光技术在生产生活中的应用 对应教材 粤教版选择性必修第一册P91～130； 人教版选择性必修第一册P84～115 学业要求 学业要求 水平 能理解光的折射定律，并解决(解释)相关问题 2、3 知道光的全反射现象、产生的条件及其应用 2、3 知道光的干涉、衍射和偏振现象及其应用 2 能完成“测量材料的折射率”“用双缝干涉实验测量光的波长”两个实验 2、3 考查载体 1．生活实践问题情境：与大自然中物理相关的现象，与生产生活紧密联系的物理问题，与科技前沿、国家重大科技工程相关的情境。如：日食、光纤技术、激光、光的干涉、光的衍射、光的偏振等。 2．学习探索问题情境：与物理学史、课程标准、新教材、科学探究相关的问题情境。如：折射、全反射、双缝干涉等 命题思路 1.命题方式:以论述与计算题为主,偶尔以选择题或填空题的形式考查。 2.命题重点:应用光的折射定律和全反射知识进行定量计算是本章的命题重点。 3.命题难点:实验“测量材料的折射率”“会用双缝干涉实验测量光的波长”是本章的命题难点 广东真题 2021年适应考：T16光的折射与全反射 2021年学选考：T16光的折射与全反射 2022年学选考：T16光的折射与折射率 2023年学选考：T11测量玻璃的折射率 2024年学选考：T6两束单色光的全反射和折射； T11(3) “用双缝干涉实验测量光的波长”实验 2025年学选考：T4测量某种玻璃的折射率 考点一　理解光的折射定律 【考点内化】 1．理解光的折射定律。 (1)光路是可逆的。 (2)折射不仅可以改变光的传播方向，还可以改变光束的性质，比如传播速度。 (3)折射定律可从面、线、角来理解。面：折射光线、法线、入射光线都在同一平面内；线：折射光线和入射光线分别位于法线两侧；角：光从真空进入介质时，入射角的正弦值与折射角的正弦值成正比。 2．理解介质的折射率。 (1)定义取自折射定律中的角度关系：光从真空射入某种介质时，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比，叫作这种介质的折射率。 (2)定义式：n＝，反映折射角随入射角变化的一种数学关系，i指光在真空中与法线的夹角，γ指光在介质中与法线的夹角。折射率越大，说明介质对光的偏折越大，光线偏离原来传播方向的程度越厉害(即偏转角越大)。 (3)决定式：n＝，反映了介质的折射率并不是由入射角与折射角决定的，而是由光在介质中传播的速度决定的。由于光在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度，所以介质的折射率n>1。(空气的折射率约等于1，故视为真空，不视为介质) (4)介质对光的折射率越大，说明该光在该介质中的传播速度越小。由于光的频率由光源决定且不随介质改变，因此在同一种介质中，折射率越大，光的波长会越短。 3．各色光在传播过程中差异性剖析。 (1)任何单色光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s。 (2)在真空中，c＝λν。光的频率ν越大，说明该光的波长λ越小。频率ν从小到大的可见光排列：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫；波长λ从小到大的可见光排列：紫、靛、蓝、绿、黄、橙、红。 (3)光的频率决定了光的颜色，同一色光在不同介质中传播仍保持本色，即频率不变。 (4)在光的色散现象(即折射)中，可见光的物理量对比如下。 物理量 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 红、紫对比 介质中传播速度v 大→小 v红>v紫 介质的折射率n 小→大 n紫>n红 进入介质的偏转角φ 小→大 φ紫>φ红 【考点过关】 (多选)如图所示，两细束平行的单色光a、b射向同一块上、下表面平行的玻璃砖的上表面，最终都从玻璃砖的下表面射出。已知玻璃对单色光b的折射率较小，下列说法正确的是(　　) A．a光在玻璃砖中的传播速度比b光小 B．从玻璃砖下表面射出后，两束光不一定平行 C．从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离一定增大了 D．从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离可能和射入前相同 解析：玻璃对单色光b的折射率较小，那么光路图如图所示，光在介质中的传播速度为v＝，因为玻璃对单色光b的折射率较小，所以a光在玻璃砖中传播速度比b光小，故A正确； 根据光路的可逆性可知，下表面出射角等于上表面的入射角，即两束光下表面的出射角相等，故从玻璃砖下表面射出后，两束光仍然平行，故B错误；由于a光的折射率大，偏折程度大，从下表面射出后沿水平方向侧移的距离小，故两束光从下表面射出后，两束光之间的距离一定增大，故C正确，D错误。故选AC。 【考教衔接】 　(单选)(2025深圳一模)早期浸入式光刻技术是利用光由介质Ⅰ入射到介质Ⅱ后改变波长，使波长达到光刻要求，然后对晶圆进行刻蚀。如图所示，光波通过分界面后，α>γ，下列判断正确的是(　　) A．频率变小 B．波长变短 C．速度变大 D．介质Ⅰ的折射率大于介质Ⅱ的折射率 解析：光由介质Ⅰ射入介质Ⅱ时满足n1sin α＝n2sin γ。若α>γ，说明sin α>sin γ，则介质Ⅱ的折射率n2 大于介质Ⅰ的折射率n1。根据n＝，可知光波在光密介质中传播速度变小，但频率不变，根据v＝λν知其波长随之减小。故选B。 【练习1】　(单选)(2025广东卷)如图为测量某种玻璃折射率的光路图。某单色光从空气垂直射入顶角为α的玻璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为β，该玻璃的折射率为(　　) A．　　　　　 B． C． D． 解析：光路图如图所示，则由折射定律可得n＝。故选A。 考点二　光的折射定律的基本应用 【考点内化】 折射定律的四种应用模型。 项目 平行玻璃砖 半圆形玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球) 光路图 关注点 通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但发生侧移d 有多种入射情况：其中，垂直直径入射；从圆弧对准圆心入射，都求x 通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底边偏转角δ 圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏转角δ，具有对称性 光学计算题一般先画好光路图，再计算；也可以先计算，再画图；还可以边计算边作图，再一段一段地解答。 【考教衔接】 　(教材改编)如图为某游轮上处于O点的人刚好看到潜艇在其正前方的水下缓慢通过，将人和潜艇均视为质点，此时人到水面的高度h1＝15 m，潜艇在水下的深度h2＝23 m。水的折射率为n＝，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，求此时潜艇与人的水平距离。 解答：如图所示， 根据折射定律可得n＝＝， 解得sin θ＝0.6，即θ＝37°。 由图中几何关系可得此时潜艇与人的水平距离为 x＝h1tan 53°＋h2tan 37°＝15× m＋23× m＝37.25 m。 【练习2】　在河中用鱼叉捕鱼时，渔民们都知道不能直接朝看到鱼的方向掷出鱼叉。若图中渔民(其眼睛)在距河面1.5 m处看到视线与水面成37°的方向有一条鱼，鱼在水深约2 m的河底。水的折射率为，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。请帮该渔民估算： (1)鱼距离他的实际水平距离。 (2)假设鱼叉掷出后做直线运动，他应该瞄准与水面成多少度角的方向掷出鱼叉？ 解答：(1)如图，根据折射定律可得＝n， i＝90°－θ＝53°，n＝，故r＝37°； OD＝＝2 m，AB＝OB tan r＝1.5 m， 即AC＝AB＋OD＝3.5 m。 (2)CE＝CD＋DE＝3.5 m， 故AE与水面的夹角为45°， 即应瞄准与水面成45°角的方向掷出鱼叉。 考点三　理解光的全反射 【考点内化】 1．某种材料是光密介质还是光疏介质的判断。 光密介质和光疏介质是相对而言的。同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。如果光从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。 2．推导临界角iC的计算公式。 如图，当光从介质射到介质与空气的界面时，随着入射角i的不断增大，折射角γ也增大，且增大得比i还快，当γ＝90°时，折射光线就不见了，只看见反射光线，这时的入射角就称为临界角iC，根据折射率公式，有＝n，解得sin iC＝。 当入射角大于或等于临界角iC时，就能发生全反射。但解答时要以刚好发生全反射时的临界状态作图分析。 3．解读光纤通信。 光纤通信是利用光波在光导纤维中通过光的全反射来传输信息的通信方式。光导纤维由纤芯和包层组成。在发送端首先要把传送的信息(如语音)变成电信号，再调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。光纤通信有容量大、衰减小、抗干扰性强等优点。 【考点过关】 (多选)如图所示，一束光由空气斜射到透明介质球上的A点，入射角为i，则(　　) A．当i足够大时，在A点将发生全反射 B．当i足够大时，光从球内向外射出时 将发生全反射 C．无论i多大，在A点都不会发生全反射 D．无论i多大，光从球内向外射出时，都不会发生全反射 解析：光从光密介质射向光疏介质时才可能发生全反射，因此光在A点由空气射入介质球，肯定不会发生全反射，故A错误，C正确；在图中，对于球上任意一点，球面法线一定过球心，设r为光从A点射入时的折射角，i′为光从B点射出时的入射角，它们为等腰三角形的两底角，因此有i′＝r，根据折射定律n＝得sin r＝，即随着i的增大，r增大，但r不能等于或大于临界角iC， 故i′也不可能等于或大于临界角，即光从B点射出时，也不可能发生全反射，在B点的反射光射向D点，从D点射出时也不会发生全反射，可知光从球内向外射出时，都不会发生全反射，故B错误，D正确。故选CD。 【考教衔接】 　单镜头反光相机简称单反相机。它用一块放置在镜头与感光部件之间的透明平面镜把来自镜头的图像投射到对焦屏上，对焦屏上的图像通过五棱镜的反射进入人眼中。如图为单反相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC。光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出。若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？(计算结果可用三角函数表示) 解答：先画出如图所示的光路图，光线经过两次反射后偏转角度达到90°，可见每次反射的入射角跟反射角的夹角都为45°，所以入射角为22.5°，要发生全反射，其折射率n的最小值n＝。 点评：本题研究全反射在相机镜头取景中的应用，体现了应用性。 【练习3】　(单选)如图，光导纤维的纤芯折射率为n1，包层折射率为n2，光由光导纤维的一端从空气进入纤芯后，经多次全反射传播到另一端射出，则(　　) A．n1>n2 B．n1<n2 C．sin α＝ D．sin α＝ 解析：欲使光在包层和纤芯界面上发生全反射，必须从光密介质射入光疏介质，需要满足n1>n2，故A正确，B错误；在纤芯发生全反射的临界角为sin iC＝，图中发生全反射，满足α≥iC，所以sin α≥sin iC＝，故CD错误。故选A。 【练习4】　(2022广东卷)一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气，其截面如图所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点。当光束与竖直方向成45°角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束。已知光在空气中的传播速度为c，求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v。 解答：当入射角达到45°时，恰好到达临界角iC，根据sin iC＝，可得该液体对激光的折射率n＝＝＝，由n＝，可知激光在液体中的传播速度v＝＝c。 点评：本题仅应用折射率公式解答，情境十分清晰，体现了基础性。 考点四　光的折射、全反射的综合应用 【考教衔接】 命题点1：临界问题 　如图甲所示，宽度足够大的水槽内水深为h，一束激光垂直于水面射向水底s处，发现水槽底部有一半径为r的圆形区域比其他区域暗，产生该现象的原因是光线经水槽底部漫反射后射向水面，射到B处的光线恰好发生全反射，光路如图乙所示。 　 甲　　　　　　 　　乙　　　　 (1)求水的折射率。 (2)通过作图分析，当水深增大时暗斑半径如何变化。 解答：(1)由题意，光线恰在B点发生全反射，则sin iC＝， 其中sin iC＝＝，则n＝。 (2)由光路图可知，当槽中水的深度增加时，暗斑半径变大。 【练习5】　(2021广东适应)如图所示，救生员坐在泳池旁边的凳子上，其眼睛到地面的高度h0为1.2 m，到池边的水平距离L为1.6 m，池深H为1.6 m，池底有一盲区。设池水的折射率为。当池中注水深度h为1.2 m和1.6 m时，池底盲区的宽度分别是多少？ 解答：当池中注水深度h为1.2 m，光路图如图所示。 根据几何关系知sin i＝＝， 即i＝53°， 根据折射率公式可求得sin r＝＝， 即r＝37°， 根据几何关系可知盲区的宽度为 s＝(1.6 m－1.2 m)tan 53°＋1.2 m×tan 37°＝ m。 当池中注水深度h为1.6 m时，同理可得盲区的宽度为 s′＝1.6 m×tan 37°＝1.2 m。 命题点2：非临界问题 　如图所示，直角三棱镜ABC置于空气中，一细束单色光从直角三棱镜的AC面的中点垂直射入，进入三棱镜后在AB面恰好发生全反射，已知∠ABC＝30°，AC边长等于L。MN为一光屏，且与BC边垂直。求： (1)该三棱镜的折射率。 (2)最终打在光屏上的光斑到B点的距离。 解答：(1)由几何关系可知光线在AB面上的入射角为60°，由全反射的临界角公式可知sin 60°＝，得n＝。 (2)光线在BC面上的E点同时发生反射和折射，投射到光屏上的P、Q两点，如图所示。且由几何关系可得线段BE＝L， 在E点发生反射时，根据几何关系可得光斑P点到B点的距离BP＝BE tan 60°＝L， 在E点发生折射时，由n＝， 可得sin α＝，BQ＝＝L， 则光斑到B点的距离分别为L，L。 【练习6】　如图所示，水族馆训练员在训练海豚时，将一发光小球高举在水面上方的A位置，海豚的眼睛在B位置，A位置和B位置的水平距离为d，A位置离水面的高度为d。训练员将小球向左水平抛出，入水点在B位置的正上方，入水前瞬间速度方向与水面夹角为θ。小球在A位置发出的一束光线经水面折射后到达B位置，折射光线与水平方向的夹角也为θ。已知水的折射率n＝，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求： (1)tan θ的值。 (2)B位置到水面的距离H。 解答：(1)由平抛运动的规律可知d＝v0t， d＝gt2，tan θ＝，解得tan θ＝。 (2)由tan θ＝可知θ＝53°，设从A位置射到水面的光线的入射角为α，折射角为90°－θ＝37°，则由折射定律可知n＝，解得α＝53°， 由几何关系可知H tan 37°＋d tan 53°＝d，解得H＝。 点评：本题既具独立性又具综合性，把光的折射定律和平抛运动的规律相结合来解决问题，从多个维度考查对光的学习能力。 $