04 第4章 光的折射与全反射的综合问题（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册（人教版）

该高中物理课件聚焦光的折射与全反射综合问题，涵盖解题思路（画光路图、几何关系分析、折射定律应用、临界角判定）及传播时间计算，通过典例搭建从基础光学到综合应用的学习支架，衔接光的传播前序知识。 其亮点是以高频考点为核心，结合半圆环柱体、直角棱镜等典例，通过光路图模型建构与科学推理（如临界角计算、正弦定理应用）落实物理观念与科学思维，帮助学生掌握解题方法，教师可高效开展专题教学提升课堂效果。

第四章 光 第1讲　描述运动的基本概念 04 光的折射与全反射的综合问题 高频考点 第1讲　描述运动的基本概念 光从一种介质斜射入另一种介质时,会发生折射或全反射现象。关于光的折射、全反射问题,解题思路 如下: 1.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)利用折射定律求解相关问题。解题时要充分利用光路的可逆性原理。 第1讲　描述运动的基本概念 2.解决全反射问题的思路 (1)确定光是从光密介质射入光疏介质。 (2)应用sin C= 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、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。 第1讲　描述运动的基本概念 勘破疑难 求光的传播时间的一般思路: (1)确定光在介质中的传播速度。光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化,即v= 。 (2)确定光的传播路程l。结合光路图与几何关系进行确定。 (3)利用t= 求解光的传播时间。 第1讲　描述运动的基本概念 典例1　如图甲所示,用折射率为 的玻璃①做成内径为R、外径为 R、长为L的半圆环柱体。一束平 行光射向此半圆环柱体的外表面②,且与截面的对称轴OO'平行,如图乙所示,不计多次反射。则半圆环 柱体内表面有光线射出的区域③的面积是 (　     )  　      A.πRL　　　    B.RL　　　    C. πRL　　　    D. πRL D 第1讲　描述运动的基本概念 解析　如图所示,设光线a'a射入外表面,沿ab方向射向内表面时,刚好发生全反射。   由sin C= ,解得C=45°。在△Oab中,有Oa= R,Ob=R,由正弦定理得 = ,解得r=30°,由n=  ,解得i=45°,又因为∠O'Oa=i,θ=C-r=45°-30°=15°,所以∠O'Ob=i+θ=45°+15°=60°(根据对称性可知光 射出内表面区域对应的圆心角为120°)。当射向外表面的入射光线的入射角小于i=45°时,这些光线都 会射出内表面,所以半圆环柱体内部有光线射出的区域的面积是S= πRL,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 典例2　直角棱镜的折射率n=1.5①,其横截面如图所示,图中∠P=90°,∠M=30°。截面内一细光线与NP 边平行,从棱镜MN边上的O点射入②,经折射后射到NP边上。 (1)光线在NP边上是否会发生全反射③?说明理由。 (2)不考虑多次反射,求从MP边射出的光线与最初的入射光线夹角④的正弦值。 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)由sin C= = < ,得C<60° 由几何关系,得θ=90°-(30°-r)=60°+r>60° 即θ大于全反射临界角,因此光线在NP边上发生全反射。 (2)由光路图分析可知,从MP边射出的光线与最初的入射光线的夹角为r',由几何关系可得i'=90°-θ=i-r 在MN边,有n= ,得 sin r= = ,所以cos r=  在MP边,有n=  sin r'=n sin (i-r)= (sin i cos r-cos i sin r)=  第1讲　描述运动的基本概念 答案    (1)见解析    (2)  信息解读 ①发生全反射的临界角正弦值为sin C= = ,则临界角C为45°。 ②光线射到内表面时,若入射角大于或等于临界角,则会发生全反射,光线将不能从柱体内表面射出。 ③有光线发生折射现象的区域。 第1讲　描述运动的基本概念 点拨 求光线照射的范围,关键是找出边界光线,如果发生全反射,刚好能发生全反射时的临界光线就是一条 边界光线。确定临界光线时,关键是确定光线在什么位置时入射角等于临界角。 信息解读 画出大致光路图如图所示: 第1讲　描述运动的基本概念 $