高考物理复习专题十五光学电磁波与相对论第1讲光的折射全反射市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,专题十五 光学、电磁波与相对论,1/43,考点内容,要求,热点考向,光折射定律,1.本章考查热点有光折射定律、折射率,计算、全反射应用等，题型有选择、填,空、计算等，难度中等偏下，光折射与全,反射综合，以计算题形式考查居多；,2.对于光学部分，分析几何光学中折射、,全反射和临界角问题时，应注意与实际应用,联络，作出正确光路图；,3.电磁波和相对论部分，以考查基本概念及,对规律简单了解为主，不可忽略任何一个,知识点；,4.对本专题两个试验，高考时直接考查,频率不高，但复习时不能忽略，要注意对实,验原理、器材、步骤、数据处理方法、误差,分析等了解.,说明：光干涉限于双缝干涉、薄膜干涉,折射率,全反射、光导纤维,光干涉、衍射和偏振现象,电磁波产生,电磁波发射、传输和接收,电磁波谱,狭义相对论基本假设,质能关系,试验十五：测定玻璃折射率,试验十六：用双缝干涉测量光,波长,2/43,3/43,第1讲,光折射、全反射,4/43,考点,1,光折射定律,1.折射现象：光从一个介质进入另一个介质时传输方向,_现象.,改变,2.折射定律,(1)内容：折射光,线与入射光线、法线处于同一平面内，折,射光线与入射光线分别位于法线,_；入射角正弦与,_成正比.,两侧,折射角正弦,sin,1,sin,2,n,21,(,1,、,2,分别为入射角和折射角，,n,12,(2)表示式：,是百分比常数).,5/43,考点,2,折射率,入射角正弦,折射角正弦,1.定义：光从真空射入某种介质发生折射时，_,与_之比，叫做这种介质折射率.,频率决定.,1,光密,光疏,3.计算公式：,n,_，因为,v,c,，所以任何介质折,射率都大于_.,对两种介质来说，若,n,1,n,2,，则折射率为,n,1,介质称为,_介质，折射率为,n,2,介质称为_介质.,4.物理意义：折射率是表示光从一个介质进入另一个介质,时，发生_物理量，与入射角,1,及折射角,2,大,小无关.,偏折程度,2.定义式：,n,_.折射率由介质本身光学,性质和光,6/43,考点,3,全反射,1.定义：光从光密介质入射到光疏介质分界面上时，当,_增大到某一角度时，折射光线消失，只剩下反射光线,现象.,入射角,光密,光疏,大于或等于,2.条件：光从_介质射向_介质；入射,角_临界角.,3.临界角：折射角等于 90时入射角.若光从光密介质(折,射率为,n,)射向真空或空气时，发生全反射临界角为,C,，则,sin,C,_.,1,n,4.应用：全反射棱镜、_.,光导纤维,7/43,考点,4,光色散、棱镜,单色光,黄,蓝,1.光色散：含有各种颜色光被分解为_现象,叫做光色散.白光经过三棱镜会分解为红、橙、_、绿、,_、靛、紫七种单色光.,2.光谱：含有各种,颜色光被分解后，各种色光按其波长,_排列.,有序,3.棱镜,三角形,折射率,(1)定义：截面是_玻璃仪器，能够使,光发生色散，,白光色散表明各色光在同一介质中,_不一样.,(2)三棱镜对光线作用：改变光传输方向，使复色光发,生色散.,8/43,【基础自测】,1.(,多项选择,),直线,P,1,P,2,过均匀玻璃球,球心,O,，细光束,a,、,b,平行,且关于,P,1,P,2,对称，由空气射入玻璃球光路如图 15-1-1 所表示，,a,、,b,光相比(,),A.玻璃对,a,光折射率较,大,B.玻璃对,a,光临界角较大,C.,b,光在玻璃中传输速度较,小,图 15-1-1,D.,b,光在,玻璃中传输时间较短,E.,b,光更轻易发生全反射,答案：,BCE,9/43,乙所表示.则以下说法错误是(),2.(,多项选择，,201,6,年四川卷,),某同学经过试验测定半圆形玻璃,砖折射率,n,.如图 15-1-2 甲所表示，,O,是圆心，,MN,是法线，,AO,、,BO,分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中传输路径.该,同学测得多组入射角,i,和折射角,r,，作出 sin,i,-sin,r,图象如图,甲,乙,图,15-1-2,.,10/43,A.光由,A,经,O,到,B,，,n,1.5,B.光由,B,经,O,到,A,，,n,1.5,C.光由,A,经,O,到,B,，,n,0.67,D.光由,B,经,O,到,A,，,n,0.67,E.增大入射角，光有可能发生全反射,答案：,ACD,11/43,3.半径为,R,、介质折射率为,n,透明圆柱体，过其轴线,OO,截面如图 15-1-3 所表示.位于截面所在平面内一细束光线，,以角,i,0,由,O,点入射，折射光线由上边界,A,点射出.当光线在,O,点入射角减小至某一值时，折射光线在上边界,B,点恰好发,生全反射.求,A,、,B,两点间距离.,图 15-1-3,12/43,解：,如图 D52 所表示，当光线在,O,点入射角为,i,0,时，设折,射角为,r,0,，由折射定律得,sin,i,0,sin,r,0,n,设,A,点与左端面距离为,d,A,，由几,何关系得,图 D52,若折射光线恰好发生全反射，则在,B,点入射角恰好为临,界角,C,，设,B,点与左端面距离为,d,B,，由折射定律得,13/43,14/43,4.(,年新课标,卷,),如图 15-1-4 所,示，在注满水游泳池池底有一点,光源,A,，它到池边水平距离为 3.0 m.从点光源,A,射向池边光线,AB,与竖直方向夹角恰,(1)求池内水深.,图 15-1-4,(2)一救生员坐在离池边不远处高凳上，他眼睛到池面,高度为 2.0 m.当他看到正前下方点光源,A,时，他眼睛所,接收光线与竖直方向夹角恰好为 45.求救生员眼睛到池,边水平距离(计算结果保留 1 位有效数字).,15/43,解：,(1)如图 D53 所表示，设抵达池边光线入射角为,i,，,有,n,sin,i,sin,由几何关,系有,式中，,l,3 m，,h,是池内水深度，联,立式并代入题给,数据解得,图 D53,16/43,(2)设此时救生员眼睛到池边距离为,x,.依题意，救生员,视线与竖直方向夹角为,45.由折射定律有,n,sin,i,sin,式中，,i,是光线在水面入射角.设池底点光源,A,到水面入,射点水平距离为,a,，由几何关系有,17/43,项目,平行玻璃砖,三棱镜,圆柱体(球),结构,玻璃砖上、下表,面是平行,横截面为三角形,三棱镜,横截面是圆,热点,1,折射现象与折射率,热点归纳,平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路控制：,18/43,项目,平行玻璃砖,三棱镜,圆柱体(球),对光线,作用,经过平行玻璃砖光线不改变传输方向，但要发生侧移,经过三棱镜光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折,圆界面法线是过圆心直线，经过两次折射后向圆心偏折,应用,测定玻璃折射率,全反射棱镜，改变光传输方向,改变光传输方向,(续表),19/43,考向,1,平行玻璃砖对光路控制,【典题,1,】,人造树脂是惯用眼镜镜片材料.如图 15-1-5 所,示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，,射在桌面上,P,点.已知光线入射角为 30，,OA,5 cm，,AB,20 cm，,BP,12 cm，求该人造树脂材料折射率,n,.,图 15-1-5,20/43,21/43,考向,2,三棱镜对光路控制,【典题,2,】,(,年广东茂名高三第一次质量监测,),如图,15-1-6,所表示，等边三角形,ABC,为某透明玻璃三棱镜截面图，,三棱镜折射率为 .在截面上一束足够强细光束从,AB,边中,点与,AB,边成 30入射角由真空射入三棱镜，求：,(1)光从,AB,边入射时折射角？,(2),BC,边出射光线与,AB,边入射光线夹角为多大？,图 15-1-6,22/43,解：,(1)光射入三棱镜光路如图 D54 所表示，,i,1,60,由折射定律：,n,sin,i,1,sin,r,1,代入数据解得,r,1,30.,(2)由折射定律得,sin,i,2,sin,r,2,1,n,图 D54,代入数据解得,r,2,60,设它与,入射光线夹角为,，由几何关系得,(,i,1,r,1,),(,r,2,i,2,),由以上关系解得,60.,23/43,考向,3,透明球对光控制,【典题,3,】,(,年江苏卷,),人眼球可简化为如图 15-1-7,所表示模型，折射率相同、半径不一样两个球体共轴，平行光,束宽度为,D,，对称地沿轴线方向射入半径为,R,小球，会聚在,聚角,.(示意图未按百分比画出),图 15-1-7,24/43,25/43,考向,4,组合体对光路控制,【典题,4,】,(,年新课标,卷,),如图 15-1-8 所表示，一玻璃,工件上半部是半,径为,R,半球体，,O,点为球心；下半部是半,径为,R,、高为 2,R,圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜.有一平行,于中心轴,OC,光线从半球面射入，该光线与,OC,之间距离,为 0.6,R,.已知最终从半球面射出光线恰好与入射光线平行(不,考虑屡次反射).求该玻璃折射率.,图 15-1-8,26/43,解：,如图 D55 所表示，依据光路对称性和光路可逆性，与,入射光线相对于,OC,轴对称出射光线一定与入射光线平行.这,样，从半球面射入折射光线，将从圆柱体底面中心,C,点反,射.,图 D55,设光线在半球面入射角为,i,，折射角为,r,.由折射定律有,sin,i,n,sin,r,27/43,28/43,热点,2,全反射现象了解及应用,热点归纳,1.求解光折射、全反射问题四点提醒：,(1)光密介质和光疏介质是相对而言.同一个介质，相对于,其它不一样介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质.,(2)假如光线从光疏介质进入光密介质，则不论入射角多,大，都不会发生全反射现象.,(3)在光反射和全反射现象中，均遵照光反射定律，光,路均是可逆.,(4)当光射到两种介质界面上时，往往同时发生光折射,和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射.,29/43,2.处理全反射问题普通方法：,(1)确定光是从光密介质进入光疏介质.,(3)依据题设条件，判定光在传输时是否发生全反射.,(4)如发生全反射，画出入射角等于临界角时临界光路图.,(5)利用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分,析、判断、运算，处理问题.,30/43,3.求解全反射现象中光传输时间普通思绪：,31/43,考向,1,全反射中临界问题,【典题,5,】,(,年广东惠州模拟,),如图 15-1-9 所表示，一束,平行光以 45入射角照射到半径为,R,半圆柱形玻璃砖上,表面上，已知玻璃砖对平行光折射率为 .则圆柱面上光线能,够射出区域所正确圆心角,是多少？,图 15-1-9,32/43,解：,作出光路图，如图 D56 所表示，由折射定律，有：,图 D56,n,sin,i,sin,r,33/43,即有,EAO,45,此时,EOA,75,因,EA,与,OB,平行，所以,EAO,AOB,45,假如光线,FC,刚好在,C,点发生全反射，则有,FCO,45,此时,FOC,15,故知圆柱面上光线能够射出区域所正确圆心角,180,EOA,FOC,180751590.,34/43,考向,2,折射定律与全反射综合,热点归纳,求解光折射与全反射综合问题时，要抓住折射定律和,发生全反射条件这两个关键.基本思绪以下：,(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临界角，明确是否发生全反射现象.,(3)画出反射、折射或全反射光路图，必要时还可应用光,路可逆原理画出光路图，然后结合几何知识进行推断和求解,相关问题.,(4)折射率,n,是讨论折射和全反射问,题主要物理量，是联,系各物理量桥梁，对跟折射率相关所相关系式应熟练掌握,.,35/43,【典题,6,】,(,年新课标,卷,),如图 15-1-10 所表示，二分之一径,为,R,玻璃半球，,O,点是半球球心，虚线,OO,表示光轴(过,球心,O,与半球底面垂直直线).已知玻璃折射率为 1.5.现有,一束平行光垂直入射到半球底面上，有些光线能从球面射,出,(不考虑被半球内表面反射后光线).求：,图 15-1-10,36/43,(1)从球面射出光线对应入射光线到光轴距离最大,值.,距离.,解：,(1),如图 15-1-11 所表示，从底面上,A,处射入光线，在,球面上发生折射时入射角为,i,，当,i,等于全反射临界角,i,c,时，,对应入射光线到光轴距离最大，设最大距离为,l,.,i,i,0,37/43,设,n,是玻,璃折射率，由全反射临界角定义有,n,sin,i,c,1,图 15-1-11,38/43,39/43,【迁移拓展】,如图 15-1-12 所表示，三棱镜横截面为直角,三角形,ABC,，,A,30，,B,60.一束平行于,AC,边光线,自,AB,边,P,点射入三棱镜，在,AC,边发生反射后从,BC,边,M,点射出，若光线在,P,点入射角和在,M,点折射角相等，求：,(1)三棱镜折射率.,(2)在三棱镜,AC,边是否有光线逸出？写出分析过程.(不,考虑屡次反射),图 15-1-12,40/43,解：,(1)光路图如图 D57 所表示，图中,N,点为光线在,AC,边发,生反射入射点.设光线在,P,点入射角为,i,、折射角为,r,，在,M,点入射角为,r,、折射角依题意也为,i,.,图 D57,由几何关系知,i,60,由折射定律有 sin,i,n,sin,r,41/43,n,sin,r,sin,i,由式得,r,r,OO,为过,M,点法线，,C,为直角，,OO,AC,，由几何,关系有,MNC,r,由反射定律可知,PNA,MNC,联立式得,PNA,r,由几何关系得,r,30,联立式得,n,.,42/43,(2)设在,N,点入射角为,i,，由几何关系得,i,60,此三棱镜全反射临界角满足,n,sin,C,1,由式得,i,C,此光线在,N,点发生全反射，三棱镜,AC,边没有光线透出.,43/43,