选修3-4 1.3光的折射 全反射(教师版)

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1、川越物理教研室第3课时　光的折射　全反射考纲解读1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.2.掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算．基础知识储备1．折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象．2．折射定律(1)内容：如图3所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．(2)表达式：＝n.(3)在光的折射现象中，光路是可逆的．图33．折射率(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．(2)定义式：n＝.(3)计算公式：n＝，因为v

2、的折射率都大于1.(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角．4．全反射现象(1)条件：①光从光密介质射入光疏介质．②入射角大于或等于临界角．(2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光．5．临界角：折射角等于90°时的入射角，用C表示，sinC＝.6．光的色散(1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象．(2)光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列．(3)光的色散现象说明：①白光为复色光；②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射

3、率越大；③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢．(4)棱镜①含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同．②三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散．考点梳理考点一　折射定律的理解与应用解决光的折射问题的一般方法：(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，确定入射角和折射角．(3)利用折射定律建立方程进行求解．考名校，找川越，在职教师带你学第11页共11页川越物理教研室例1　如图5所示，ABCD为一直角梯形棱镜的截面，∠C＝

4、60°，P为垂直于直线BC的光屏，现用一宽度等于AB边的单色平行光束垂直射向AB面，经棱镜折射后在屏P上形成宽度等于AB的一条光带，求棱镜的折射率．图5解析　光路图如图所示，根据题意有θ1＝θ2＝30°，＝则＝根据几何关系有＝tan30°＝tan30°＝在△DEF中，tanθ3＝＝，解得θ3＝30°由折射定律可得n＝，解得n＝,答案　突破训练1　如图6所示，在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体OPQ，OP＝OQ＝R，一束单色光垂直OP面射入玻璃体，在OP面上的入射点为A，OA＝，此单色光通过玻璃体后沿BD方向射出，

5、且与x轴交于D点，OD＝R，求该玻璃的折射率．图6答案　解析　作光路图如图所示．在PQ面上的入射角sinθ1＝＝，θ1＝30°由几何关系可得θ2＝60°折射率n＝＝考点二　全反射现象的理解与应用1．在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的．2．当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射．当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了．3．全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能

6、量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射．例2　如图7所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面图，圆弧CD为半径为R的四分之一的圆周，圆心为O，光线从AB面上的某点入射，入射角θ1＝45°，它进入棱镜后恰好以临界角射在BC面上的O点．(1)画出光线由AB面进入棱镜且从CD弧面射出的光路图；(2)求该棱镜的折射率n；考名校，找川越，在职教师带你学第11页共11页川越物理教研室(3)求光线在该棱镜中传播的速度大小v(已知光在空气中的传播速度c＝3.0×108m/s)．图7解析　(1)光路图如图所示

7、．(2)光线在BC面上恰好发生全反射，入射角等于临界角C,sinC＝，cosC＝.光线在AB界面上发生折射，折射角θ2＝90°－C，由几何关系得sinθ2＝cosC，由折射定律得n＝由以上几式联立解得n＝(3)光速v＝＝×108m/s答案　(1)见解析图　(2)　(3)×108m/s突破训练2　为测量一块等腰直角三棱镜ABD的折射率，用一束激光沿平行于BD边的方向射向直角边AB边，如图8所示．激光束进入棱镜后射到另一直角边AD边时，刚好能发生全反射．该棱镜的折射率为多少？答案　解析　作出法线如图所示n＝，n＝，C＋r＝90°即＝解得t

8、anC＝，sinC＝，n＝.图8图9图10图11考点三　光路控制问题分析1．玻璃砖对光路的控制两平面平行的玻璃砖，出射光线和入射光线平行，且光线发生了侧移，如图9所示．2．三棱镜对光路的控制(1)光密三棱镜：光线两次折射