【物理】2018届人教版第11章第1节　光的折射　全反射教案

【物理】2018届人教版第11章第1节　光的折射　全反射教案

‎[浙江考试标准]‎ 知识内容 考试要求 命题规律 必考 加试 光的反射与折射 c ‎1.光的折射定律的应用，如光的色散、光导纤维临界角的分析计算是高考的热点.‎ ‎2.熟练掌握全反射的条件和临界角.‎ ‎3.知道电磁波是横波，并知道赫兹用实验证实了电磁波的存在.‎ ‎4.知道可见光的颜色由频率决定和各种电磁波在电磁波谱中的排列顺序、特点及应用.‎ 全反射 b 光的干涉 c 光的衍射 b 光的偏振 b 光的颜色、色散 b 激光 a 电磁波的发现 a 电磁振荡 c 电磁波的发射和接收 b 电磁波与信息化社会 a 电磁波谱 a 实验17　测定玻璃的折射率 ‎√‎ 实验18　用双缝干涉测量光的波长(同时练习使用测量头)‎ ‎√‎ 第1节　光的折射　全反射 考点一| 光的折射 ‎1．折射定律 ‎(1)内容：如图1111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．‎ 图1111‎ ‎(2)表达式：＝n.‎ ‎(3)在光的折射现象中，光路是可逆的．‎ ‎2．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＜c，所以任何介质的折射率都大于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．‎ ‎3．折射率的理解 ‎(1)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．‎ ‎(2)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质．‎ ‎(3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小．‎ ‎4．光路的可逆性 在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的．‎ ‎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、折射率公式求解．‎ ‎(4)注意：在折射现象中光路是可逆的．‎ ‎2．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球)‎ 结构 玻璃砖上下表面是平行的 横截面为三角形 横截面是圆 对光线的作用 通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移 通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折 圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折 应用 测定玻璃的折射率 全反射棱镜，改变光的传播方向 改变光的传播方向 ‎1．(多选)关于折射率，下列说法正确的是(　　)‎ A．根据＝n可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比 B．根据＝n可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比 C．根据n＝可知，介质的折射率与光在该介质中的光速成反比 D．同一频率的光由真空进入某种介质时，折射率与光在介质中的波长成反比 CD　[介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，故选项A、B均错；由于真空中的光速是个定值，故n与v成反比是正确的，选项C正确；由于v＝λf，当f一定时，v与λ成正比，又n与v成反比，故n与λ也成反比，选项D正确．]‎ ‎2．(多选)(2017·奉化选考模拟)一束光从空气射向折射率n＝的某种玻璃的表面，如图1112所示．i代表入射角，则(　　)‎ 图1112‎ A．当入射角i＝0°时不会发生折射现象 B．无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45°‎ C．欲使折射角r＝30°，应以i＝60°的角度入射 D．当入射角i＝arctan 时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直 BD　[当入射角i＝0°时光能从空气进入玻璃，故发生了折射，A错误；当入射角是90°时，根据折射定律n＝，解得：r＝45°，所以无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45°，B正确；欲使折射角r＝30°，根据折射定律n＝，解得：i＝45°，故C错误；当i＝arctan，有tan i＝，根据折射定律n＝＝tan i，解得sin r＝cos i，所以反射光线跟折射光线恰好互相垂直，故D正确．]‎ ‎3．(2016·丽水调研)利用半圆柱形玻璃，可减小激光光束的发散程度．在如图1113所示的光路中，A为激光的出射点，O为半圆柱形玻璃横截面的圆心，AO过半圆顶点．若某条从A点发出的与AO成α角的光线，以入射角i入射到半圆柱上，出射光线平行于AO，求此玻璃的折射率. ‎ ‎【导学号：81370382】‎ 图1113‎ ‎【解析】　设光在玻璃中的折射角为r，如图，由图中几何关系可知：‎ i＝α＋r，‎ 所以r＝i－α.‎ 由折射定律得n＝＝.‎ ‎【答案】　 ‎4．(多选)(2015·浙江10月选考)为了从坦克内部观察外部目标，在厚度为20 cm的坦克壁上开了一个直径为12 cm的孔，若在孔内分别安装由同一材料制成的如图1114所示的三块玻璃，其中两块玻璃的厚度相同．坦克内的人在同一位置通过玻璃能看到的外界的角度范围是(　　)‎ ‎　 　图1　　　　　　　图2　　　　　　　图3‎ 图1114‎ A．图1的大于图2的 B．图1的小于图3的 C．图2的小于图3的 D．图2的等于图3的 AD　[如图1所示，‎ 图1　　　　　图2　 　　　　　　图3‎ 若光线从右侧孔上边缘射入，入射角为β、折射角为α，射到左侧孔中点，由折射定律可知，α＜β.由光路可逆可知，从图2左侧孔中点射入玻璃的光线的入射角若为α，出玻璃后光线与入射光线平行，出射光线与水平方向的夹角仍为α.图3玻璃平移后，出射光线与水平方向的夹角不变仍为α，故A、D正确．]‎ 考点二| 光的全反射、光的色散 ‎1．光的全反射 ‎(1)定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将消失，只剩下反射光线的现象．‎ ‎(2)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．‎ ‎(3)临界角：折射角等于90°时的入射角．若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则sin C＝.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．‎ ‎2．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，如图1115所示．白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同．‎ 图1115‎ ‎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．‎ 解决全反射问题的一般方法 ‎1．确定光是从光密介质进入光疏介质；‎ ‎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．运用几何关系或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．‎ ‎1．一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是(　　)‎ A　[光从玻璃砖射向空气时，如果入射角大于临界角，则发生全反射；如果入射角小于临界角，则在界面处既有反射光线，又有折射光线，但折射角应大于入射角，选项A正确，选项C错误．当光从空气射入玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折射光线，且入射角大于折射角，选项B、D错误．]‎ ‎2．(2017·丽水联考)某种介质对空气的折射率是，一束光从该介质射向空气，入射角是60°，则下列光路图中正确的是(图中Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)(　　) ‎ ‎【导学号：81370383】‎ D　[由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sin C＝＝，得C＝45°＜θ1＝60°，故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故选项D正确．]‎ ‎3．(多选)光在某种介质中的传播速度是1.5×108 m/s，光从该介质射向空气时(　　)‎ A．介质的临界角是30°‎ B．大于或等于30°的所有角都是临界角 C．入射角大于或等于30°时都能发生全反射 D．临界角可能是60°‎ AC　[由n＝＝＝2，sin C＝知临界角C＝30°，所以A、C正确．]‎ ‎4．一束由红、紫两色光组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜．下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是(　　)‎ B　[解答本题首先要搞清楚七种色光在同一介质中折射率的大小关系，其次还要明确三棱镜有使光线向底边偏折的作用．在玻璃中，有n红θ2，光线一定在OP边发生全反射 B．若θ>θ2，光线会从OQ边射出 C．若θ<θ1，光线会从OP边射出 D．若θ<θ1，光线会在OP边发生全反射 D　[作出θ1<θ<θ2时的光路如图所示．‎ 由图中几何关系有i1＝90°－θ，2θ＋90°－i1＋90°－i2＝180°，即i1＋i2＝2θ.则有i2＝3θ－90°.可见θ越大时i2越大、i1越小．要使光线在OP 上发生全反射，应有i1≥C，即θ≤90°－C；要使光线在OQ上发生全反射，应有i2≥C，即θ≥30°＋.可见在OP边和OQ边都发生全反射时应满足θ1<30°＋≤θ≤90°－C<θ2.故当θ>θ2时一定有θ>90°－C，光线一定不会在OP边上发生全反射，同时也一定有θ>30°＋，即光线若能射在OQ边上，一定会发生全反射，故A、B皆错误．当θ<θ1时，一定有θ<90°－C，即光线一定在OP边发生全反射，C错误，D正确．]‎