光的折射全反射色散.pptx

,基础知识梳理,一、光的折射与折射率,1,光的折射,光从,进入,时，传播方向发生改变的现象称为光的折射现象,一种介质,另一种介质,基础知识梳理,2,光的折射定律,折射光线与入射光线、法线处在,；折射光线和入射光线分别位于,的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成,同一平面内,法线,正比,基础知识梳理,3,折射率,(1),定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率,基础知识梳理,(3),物理意义,折射率是表示光线从一种介质进入另一种介质时，发生,程度的物理量，与入射角,i,及折射角,大小,关,偏折,无,基础知识梳理,(4),折射率和光速的关系,折射率和光在介质中传播的速度有关，,式中,c,m/s,，,n,为介质的折射率，总大于,1,，故光在介质中的传播速度必,真空中的光速,(5),在光的折射现象中，光路是,的,3.010,8,小于,可逆,基础知识梳理,二、全反射,1,光密介质与光疏介质,介质项目,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,，则甲是,介质,若,n,甲,n,乙,，则甲是,介质,光密,光疏,基础知识梳理,2.,全反射现象：光从,光密,介质入射到,介质的分界面上时，光,反射回,介质的现象,3,临界角：折射角等于,90,时的入射角,光疏,全部,光密,基础知识梳理,4,发生全反射的条件,(1),光由,介质射向,介质,(2),入射角,临界角,5.,光导纤维：实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到一百微米之间，在内芯和外套的界面上发生全反射，如图,14,2,1,所示,光密,光疏,图,1,4,2,1,基础知识梳理,三、棱镜,1,棱镜对光线的作用,让一束单色光从空气射向玻璃棱镜的一个侧面，经过两次折射而从另一侧面射出时，将向棱镜的,方向偏折如图,14,2,2,所示,底面,图,1,4,2,2,基础知识梳理,(1),两次折射后，后来的传播方向和原来传播方向间的夹角,即为偏折角,(2),在入射角相同的情况下，偏折角度,跟棱镜材料的折射率有关，折射率越,，偏折角越,大,大,基础知识梳理,(3),光线通过三棱镜后向底面偏折，通过三棱镜看物体，看到的是物体的虚像，向棱镜的,方向偏移，如图,14,2,3,所示,顶角,图,1,4,2,3,基础知识梳理,2,全反射棱镜,横截面是等腰直角三角形的棱镜，它在光学仪器里，常用来代替平面镜，改变光的传播方向，如图,14,2,4,所示，其能量损失更小，效果更好,图,1,4,2,4,基础知识梳理,(3),如图丙所示，光线平行,AC,面射入，光线在,AC,面发生全反射，射出后方向不变，发生侧移,(1),如图甲所示，光线垂直,AB,面射入，光线在,AC,面发生全反射，光线方向改变了,90.,(2),如图乙所示，光线垂直,AC,面射入，光线在,AB,、,BC,面发生全反射，光线方向改变了,180.,基础知识梳理,3.,光的色散,(1),定义：白光通过三棱镜后，在光屏上形成一条彩色光带,光谱，这就是光的色散，如图,14,2,5,所示，光谱中红光在最上端，紫光在最下端，中间是橙、黄、绿、蓝、靛等色光,图,1,4,2,5,基础知识梳理,(2),光的色散现象说明白光是复色光，是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,7,种单色光组成,(3),光的色散现象表明，各种色光通过棱镜红光偏折最小，紫光偏折最大,(4),同一种介质对不同色光的折射率,n,不同，对红光的折射率,，对紫光的折射率,最小,最大,基础知识梳理,的光速,，紫光的光速,，但各种颜色的光在真空中光速都是,3.010,8,m/s.,红光发生全反射的临界角,，紫光的临界角,最大,最小,最小,最大,一、对折射率的理解,1,折射率是用光线从真空斜射入介质，入射角正弦与折射角正弦之比定义的，由于光路可逆，入射角、折射角随光路可逆而,“,换位,”,因此，在应用时折射率可记忆为,的夹角，介质角为介质中光线与法线的夹角,),课堂互动讲练,课堂互动讲练,2,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,3,折射率的大小不仅与介质本身有关，还与折射光的频率有关，同一种介质，对频,率大的光折射率大，对频率小的光折射率小,4,同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率不变,4,各种色光的比较,颜色,红橙黄绿蓝靛,紫,频率,低,高,同一介质折射率,小,大,同一介质中速度,大,小,波长,大,小,临界角,大,小,1,如图,14,2,6,所示，一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点,M,，若用,n,1,和,n,2,分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，下列说法中正确的是,(,),课堂互动讲练,即时应用,A,n,1,n,2,，,a,为红光，,b,为蓝光,B,n,1,n,2,，,a,为蓝光，,b,为红光,C,n,1,n,2,，,a,为红光，,b,为蓝光,D,n,1,n,2,，,a,为蓝光，,b,为红光,图,1,4,2,6,解析：,选,B.,由图可知，,b,光线经过三棱镜后的偏折角较小，因此折射率较小，是红光故,B,正确,【,例,】,如图所示,a,、,b,两束不同的单色光平行地从空气射入水中,发生折射,则下述结论正确的是,(,),A.,水对光束,a,的折射率较大,B.,水中光束,b,的速度较小,C.,光束,a,的频率较大,D.,若从水中射向空气,发生全反射光束,a,的临界角较光束,b,的临界角大,答案,BD,3+2P177-【,例,】,课堂互动讲练,解析,平行的单色光束,a,、,b,射到水面上,入射角,i,相同,由,n=,所以,n,a,v,b,故,B,正确,;,由于同一介质中,频率高的色光传播速度小,所以光束,a,的频率较光束,b,的频率小,故,C,错误,;,若光束从水中射向空气,由,sinC,=,光束,a,的临界角较光束,b,的临界角大,故,D,正确,.,答案,BD,课堂互动讲练,课堂互动讲练,二、光的折射、全反射的理解和应用,1,全反射现象的理解,(1),光线射向两种介质的界面上，会同时发生光的反射和折射,(2),若光从光密介质射入光疏介质，折射角就大于入射角,课堂互动讲练,(3),当折射角等于,90,时，实际上就已经没有折射光线了，这时的入射角为临界角,C,，当入射角,1,大于等于临界角,C,时，折射光线消失，发生全反射现象,(,如图,14,2,7),图,1,4,2,7,课堂互动讲练,2.,光的折射和全反射综合问题,(1),首先要根据折射或全反射画出光路图,(2),对不同的介质界面要具体问题具体分析，如平行玻璃砖、圆形玻璃砖、三棱镜等,(3),作图时要找出具有代表性的光线，如符合边界条件或全反射临界条件的光线,(4),要注意利用光路的可逆性、对称性，寻找三角形全等、相似等几何关系,课堂互动讲练,1,作出光路图，要注意找出符合边界条件或恰好发生全反射的光线,2,注意折射和全反射在日常生活和科学技术中的应用，如光纤通信问题,特别提醒,【,例,】,(2011,年福州预测卷,),如图,14,2,2,所,示，,AB,为一直光导纤维，,AB,之间距离为,s,，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由,A,点传输到,B,点所用时间为,t,，求光导纤维所用材料的折射率,n,.,光的全反射规律的应用,图,14,2,2,3+2P179-【,例,3】,课堂互动讲练,课堂互动讲练,课堂互动讲练,【,规律总结,】,分析光的全反射、临界角问题的一般思路：,(1),画出恰好发生全反射的光路,(2),利用几何知识分析线、角关系，找出临界角,(3),以刚好发生全反射的光线为比较对象来判断光路是否发生全反射，从而画出其他光线的光路图,课堂互动讲练,课堂互动讲练,三、平行玻璃砖与三棱镜比较,课堂互动讲练,课堂互动讲练,课堂互动讲练,在运用光的折射定律作光路图和解决实际问题时，必须注意是否发生全反射，若不发生全反射，要同时考虑反射和折射，若发生了全反射，则不能画折射光线,特别提醒,(2009,年高考浙江卷,),如图,14,2,9,所示，有一束平行于等边三棱镜截面,ABC,的单色光从空气射向,E,点，并偏折到,F,点已知入射方向与边,AB,的夹角为,30,，,E,、,F,分别为边,AB,、,BC,的中点，则,(,),课堂互动讲练,即时应用,A,该棱镜的折射率为,B,光在,F,点发生全反射,C,光从空气进入棱镜，波长变小,D,从,F,点出射的光束与入射到,E,点的光束平行,图,1,4,2,9,答案：,AC,课堂互动讲练,课堂互动讲练,abc,为一全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如图,14,2,10,所示一束白光垂直入射到,ac,面上，在,ab,面上发生全反射，若光线入射点,O,的位置保持不变，改变光线的入射方向,(,不考虑自,bc,面反射的光线,),，则：,高频考点例析,【,例,】,(1),使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出,ab,面，则哪种色光首先射出？,(2),使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，哪种色光首先射出,ab,面？,图,14,2,10,【,解析,】,(1),白光垂直入射,ac,面后直射到,ab,面，入射角为,45,，发生全反射说明棱镜的临界角,C,45,，这是对从红光到紫光的所有色光说的当入射光顺时针偏转时，在,ac,面上发生色散，不同色光折射不同，红光偏折小，紫光偏折大，如图,14,2,11,所示，射到,ab,图,14,2,11,课堂互动讲练,面上时红光入射角小，紫光入射角大，但它们都小于,45.,另一方面，棱镜对红光的临界角比紫光的临界角大因此，入射光顺时针逐渐偏转时，在,ab,面上红光的入射角将首先小于临界角而射出,ab,面,(2),如果入射光逆时针偏转，则经,ab,面上的红光、紫光的入射角都大于,45,，都发生全反射而不可能从,ab,面射出,【,答案,】,(1),红光,(2),都不能射出,ab,面,课堂互动讲练,【,例,】,如图所示,a,、,b,两束不同的单色光平行地从空气射入水中,发生折射,则下述结论正确的是,(),A.,水对光束,a,的折射率较大,B.,水中光束,b,的速度较小,C.,光束,a,的频率较大,D.,若从水中射向空气,发生全反射光束,a,的临界角较光束,b,的临界角大,答案,BD,3+2P180-【,例,5】,课堂互动讲练,【,规律总结,】,(1),七种色光发生折射时，紫光偏折最大，红光偏折最小；,(2),发生全反射时紫光的临界角最小，红光的临界角最大,课堂互动讲练,