（浙江选考）2020版高考物理大一轮复习第十二章光电磁波第1讲光的反射与折射全反射课件.pptx

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1、,第十二章 光 电磁波,第1讲 光的反射与折射 全反射,NEIRONGSUOYIN,内容索引,过好双基关,研透命题点,课时作业,回扣基础知识 训练基础题目,细研考纲和真题 分析突破命题点,限时训练 练规范 练速度,过好双基关,1.反射定律 反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的 ；反射角等于入射角. 2.折射定律,一、光的反射与折射,(1)内容：如图1所示，折射光线与入射光线、法线处在 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1,(3)在光的折射现象中，光路是 的.,两侧,同一平面,可逆,3.折射率 (1)折射率是一个反

2、映介质的 的物理量.,(3)计算公式： 因为vc，所以任何介质的折射率都大于 .(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.,光学性质,1,自测1 一束光线从空气射向玻璃，入射角为.下列四幅光路图中正确的是,1.条件：(1)光从光密介质射入光疏介质. (2)入射角 临界角. 2.临界角：折射角等于 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 介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小.,二、全反射,大于或等于,90,自测2 下面四种情况中，能在空气和水的界面上发生全反射的是 A.光从水射向

3、空气，入射角小于临界角 B.光从水射向空气，入射角大于临界角 C.光从空气射向水，入射角小于临界角 D.光从空气射向水，入射角大于临界角,1.色散现象 白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的 光谱. 2.成因 由于不同色光折射率不同，它们射到另一个分界面时，折射率大的光，偏折角_. 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 ； (3)不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速 .,三、光的颜色 色散,彩色,也大,越大,越慢,自测3 (多选)图2中a是一束白光，射向半圆玻璃砖的圆心O，折射后发生了色散.折射后对红光和紫光的

4、说法正确的是 A.光线1是红光，光线2是紫光 B.光线1是紫光，光线2是红光 C.光线3是红光，光线4是紫光 D.光线3是紫光，光线4是红光,返回,图2,研透命题点,命题点一 光的折射问题,1.对折射率的理解 (1)公式 中，不论是光从真空或空气射入介质，还是从介质射入真空或空气，1总是真空或空气中的光线与法线间的夹角，2总是介质中的光线与法线间的夹角. (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)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关，与入射角的大小无关.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)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不

5、同，但频率相同.,2.应用光的折射定律解题的一般思路 (1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图. (2)充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等. (3)注意在折射现象中，光路是可逆的.,答案,例1 (多选)如图3所示，一个储油桶的底面直径与高均为d.当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B.当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距 则下列说法正确的是,图3,解析 因为底面直径与桶高相等， 所以AONBON45，,变式1 (多选)(2018台州市期末)如图4所示，

6、一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率为 入射角为45(相应的折射角为24)，现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于图面的轴线顺时针转过15，如图中虚线所示，则 A.光束1转过15 B.光束1转过30 C.光束2转过的角度小于15 D.光束2转过的角度大于15,图4,变式2 (多选)(2015浙江10月选考16)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5甲、乙、丙所示的三块玻璃，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

7、能看到的外界的角度范围是 A.甲的大于乙的 B.甲的小于丙的 C.乙的小于丙的 D.乙的等于丙的,答案,图5,解析 对甲、乙、丙，人眼的位置一定，入射光线经玻璃折射后进入眼睛，如图所示，,可知甲的角度范围大于乙、丙的，乙、丙的角度范围相同.,变式3 某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图6甲所示，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的传播路径.该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin isin r图象如图乙所示.则 A.光由A经O到B，n1.5 B.光由B经O到A，n1.5 C.光由A经O到B，n0.67 D.光由B经O到A，n0.67,答案,图6

8、,解析 介质折射率的计算为空气中的角度的正弦值和介质中角度的正弦值之比，空气中角度较大，对应正弦值较大，对应题图乙中折射角r，故OA为折射光线，光线从B经O到A, 由折射率计算公式得 D错误.,1.求解全反射现象中光的传播时间的一般思路 (1)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即 (2)全反射现象中，光的传播路程s应结合光路图与几何关系进行确定. (3)由 求传播时间. 2.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 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)如果发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图.

9、 (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、计算.,命题点二 全反射问题,例2 (多选)一单色光，在真空中的波长为0，在玻璃中的波长为，波速为v，玻璃对这种色光的折射率为n，已知光在真空中的速度为c，此光从玻璃射向真空发生全反射的临界角为C，则,答案,变式4 如图7所示，光导纤维由内芯和包层两个 同心圆柱体组成，其中心部分是内芯，内芯以外 的部分为包层，光从一端进入，从另一端射出， 下列说法正确的是 A.内芯的折射率大于包层的折射率 B.内芯的折射率小于包层的折射率 C.不同频率的可见光从同一根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间相同 D.若紫光以如图所示角度入射时，恰能在

10、内芯和包层分界面上发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，也能在内芯和包层分界面上发生全反射,图7,A.若红光射到P点，则紫光在P点上方 B.若红光射到P点，则紫光在P点下方 C.紫光先发生全反射，而红光后发生全反射 D.当红光和紫光都发生全反射时，它们的反射光线射到水底时是在同一点,变式5 (多选)(2019届嘉兴市质检)一束白光从水中射入真空的折射光线如图8所示，若保持入射点O不变而逐渐增大入射角，下述说法中正确的是,答案,图8,解析 同一种介质对紫光的折射率大，而对红光的折射率小，同一入射角时，紫光的折射角大，所以紫光在P点下方，A错误，B正确； 同理，紫光的临界角小，紫光先达到临界角，

11、红光后达到临界角，C正确； 根据光的反射定律，红光和紫光都发生全反射时，反射光线的传播方向一致，所以它们的反射光线射到水底时是在同一点，D正确.,变式6 (多选)如图9所示为半圆形透明介质的横截面，其半径为R.一束光从半圆形透明介质的左边缘以入射角60射入透明介质，光束在半圆形透明介质的弧形面发生两次反射后刚好从半圆形透明介质的另一边缘射出.已知光在真空中传播的速度为c.则,答案,图9,解析 由几何关系知，光束的折射角r30,1.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制,命题点三 光路控制和色散,2.各种色光的比较,题型1 平行玻璃砖对光路的控制 例3 (多选)如图10所示，空气中有两块材

12、质不 同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一 细光束从空气中以某一角度(090)入射 到第一块玻璃板的上表面.下列说法正确的是 A.在第一块玻璃板下表面一定有出射光 B.在第二块玻璃板下表面一定没有出射光 C.第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行 D.第一块玻璃板下表面的出射光线一定在入射光延长线的右侧,答案,图10,解析 光线从第一块玻璃板的上表面射入，在第一块玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆原理可知，光在第一块玻璃板下表面一定有出射光，同理，在第二个玻璃板下表面也一定有出射光，故A正确，B错误. 因为光在玻璃板中的上表面的折射角和下表面入射角相等，根据

13、光的可逆原理知，从下表面出射光的折射角和开始在上表面的入射角相等，即两光线平行，所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行，故C正确. 根据光线在玻璃板中发生偏折，由于折射角小于入射角，可知第一块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧，故D错误.,题型2 三棱镜对光路的控制 例4 (多选)一束白光从顶角为的三棱镜的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后，在屏P上可得到彩色光带，如图11所示，在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则 A.红光最先消失，紫光最后消失 B.紫光最先消失，红光最后消失 C.折射后的出射光线向底边BC偏折 D.折射后的出射光线

14、向顶角A偏折,答案,图11,解析 白光从AB面射入玻璃后，由于紫光偏折程度大，从而到达另一侧面AC时的入射角较大，且因玻璃对紫光的折射率大， 因而其临界角最小，故随着入射角i的减小，进入玻璃后的各色光中紫光首先发生全反射不再从AC面射出，红光最后消失，通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向三棱镜底边BC偏折，故B、C正确.,变式7 (多选)如图12所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为a、b，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则 A.ab C.nanb,答案,图12,解析 一束光经过三棱镜折射后，折射率小的光偏折较小，而折射率小的光波长较长，所以ab，na

15、nb.故选项B、C正确.,返回,答案,题型3 半圆柱形玻璃砖对光路的控制 例5 (多选)如图13所示，一束光沿半径方向射向一块 半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折 射后射出a、b两束光线.则 A.在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度 B.在真空中，a光的波长小于b光的波长 C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 D.若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a首先消失,图13,解析 由题图可知，a光的折射角大于b光的折射角，根据折射定律可以判断出玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故C错误；,若改变光束的入射方向使角逐渐变大，因为a光的折射率大，a光发生全反射的临界

16、角小，则折射光线a首先消失，故D正确.,课时作业,1.(多选)一束单色光经空气射入玻璃，这束光的 A.速度变慢，波长变短 B.速度不变，波长变短 C.频率增高，波长变长 D.频率不变，波长变短,答案,解析 光在玻璃中的传播速度为v 所以光经空气进入玻璃，传播速度减小；由波长、波速和频率三者的关系vf，光经空气进入玻璃，频率f不变，波长变短，故A、D正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,2.(多选)关于光从一种介质射入另一种介质时所发生的现象，下列说法中正确的是 A.光从一种介质射向另一种介质时传播方向一定改变 B.有一部分光进入另一种介质，另一部分光被

17、界面反射回原介质 C.随着入射角增大，折射光增强，反射光减弱 D.随着入射角增大，折射光减弱，反射光增强,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,3.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(图中为空气，为介质),答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,4.与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的.小虎画了月全食的示意图如图1所示，并提出了如下猜想，其中最为合理的是 A.地球上有人用红色激光照射月球 B.太阳照射到地球的红光反

18、射到月球 C.太阳光中的红光经地球大气层折射到月球 D.太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹,答案,图1,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,解析 当太阳、地球、月球在同一直线上，地球位于太阳与月球之间时，太阳发出的沿直线传播的光被不透明的地球完全挡住，光线照不到月球上，在地球上完全看不到月球的现象就是月全食.看到整个月亮是暗红的，是因为太阳光中的红光经地球大气层折射到月球，故C正确，A、B、D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,5.某液体中有一个空心的玻璃棱镜，假如有光线射在棱镜的AB面上，如图2所示，这条光线折

19、射后的出射光线将会 A.向棱镜底边BC偏折 B.向棱镜顶角A偏折 C.不发生偏折 D.在AB面折射进入空心部分后可能全部照到BC面上,答案,图2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,解析 光线从液体到空心的玻璃棱镜，是从光密介质到光疏介质，传播方向远离法线，从空心的玻璃棱镜到液体，是从光疏介质到光密介质，传播方向靠近法线，如图所示，B正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,6.(多选)近几年，全国各地居民用“半潜艇”旅游发展迅速.“半潜艇”船体主要部分半浸入水中，而甲板始终会浮出水面而不能完全潜航，机舱的乘客处在低于海

20、平面的高度，可以通过玻璃窗观察水中的场景(如图3).原理图见图4，已知该处海水的折射率为1.44，潜艇玻璃表面和水面垂直，且玻璃的厚度可以忽略.若不考虑反射光线，则以下说法正确的是,图3 图4,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,A.游客在潜艇内部看到正前方的鱼比实际位置要近一些 B.潜艇正前方的鱼看到潜艇中的人比实际的位置要近一些 C.游客在潜艇内部用手电筒朝水中照射时，水面上的人可能看到手电筒发出的光 D.水面上方射入水中的光线不能照射到潜艇内部,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,解析 人眼看到的折射光线的反向

21、延长线的交点比鱼的实际位置偏近，所以人看到的鱼比实际位置要近一些，A正确. 鱼看到的折射光线的反向延长线的交点比人的实际位置偏远，所以鱼看到的人比实际位置要远一些，B错误. 光线从潜艇中射入水中时，最大的折射角(临界角)要小于45，因此光线射到水面时最小的入射角大于45，一定会发生全反射，所以光线不能从水面射出，C错误. 与C项相同，水面上方射入水中的光线也不能照射到潜艇内部，D正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,7.(多选)如图5所示，光在真空和介质的界面MN上发生 偏折，那么下列说法正确的是 A.光是从真空射向介质 B.介质的折射率为1.73 C

22、.光在介质中的传播速度为1.73108 m/s D.反射光线与折射光线成60角,图5,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,8.(多选)华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理学奖，他被誉为“光纤通信之父”.光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图6所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播.下列关于光导纤维的说法中正确的是 A.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 C.波长越长的光在光纤中传播的速度越大 D.频率越大的光在光纤中传播的速度越大,答案,图6,

23、1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,解析 当内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射，选项A错误，B正确；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,9.(多选)如图7所示，两细束平行单色光a、b射向置于 空气中横截面为矩形的玻璃砖的下表面，设玻璃砖足 够长，若发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出，则 下列说法中正确的是 A.其中有一束单色光在玻璃砖的上表面发生了全反射 B.有两束单色光能从上表面射出 C.a、b单色光发生折射的同时在玻璃砖的下表面也发生反射 D.改变玻璃砖的厚度，a光可能会从b的右侧射出

24、,答案,图7,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,解析 根据光路可逆性，光能从平行玻璃砖下表面进入就能从上表面射出，A错误，B正确； 折射与反射同时发生，C正确； 由于b光的折射程度大，当玻璃砖增厚到一定程度时，a光可能会从b的右侧射出，D正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,10.(多选)空气中悬浮着一颗球形小水珠，一缕阳光水平入射，如图8所示.n甲、n乙和n丙分别表示水对甲光、乙光和丙光的折射率.判断以下表述正确的是 A.n甲n乙n丙 B.波长的关系甲乙丙 C.频率f的关系f甲f乙f丙 D.光由水珠出射到空气的折

25、射角关系甲乙丙,答案,图8,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,折射率小的，频率小，波长长，所以f甲乙丙，选项B错误，C正确； 光由水珠出射到空气时的入射角等于光从空气射入水珠时的折射角，根据光的可逆性知，它们由水珠出射到空气的折射角均等于光从空气射入水珠的入射角，所以甲乙丙，选项D正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,11.(多选)如图9所示，杯中装满水，上方有一点A，杯底有一点B，A、B连线和水面的交点为O，现在A点用很细的一束红光照向水面上的P点，正好在B点形成亮点.若在A点用很细的另一颜色的光照向水面上的Q点

26、，也正好在B点形成亮点.下列说法正确的是 A.不管另一种光是什么颜色，P点和Q点都在O点的右边 B.若另一种光是紫色，则Q点距O点较远 C.若另一种光是蓝色，则Q点距O点较近 D.若另一种光是黄色，P点和Q点都在O点的左边,答案,图9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,解析 光从空气射入水中发生折射，根据折射定律知：折射角小于入射角，故知要在B点形成亮点，P、Q都应在O点右边，故A正确，D错误. 假设紫光也照向水面上的P点，由于水对紫光的折射率大于水对红光的折射率，根据折射定律 可知紫光的折射角较小，折射光线更靠近法线，则杯底上光斑落在B点的左侧，所以要使

27、紫光照向水面上的Q点，也正好在B点形成亮点，Q点距O点更远，故B正确. 水对蓝光的折射率也比水对红光的大，同理，若另一种光是蓝色，Q点距O点较远，故C错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,12.如图10所示，一个三棱镜的截面为等腰直角ABC，A为直角.此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射.该棱镜材料的折射率为,答案,图10,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,13.(多选)如图11所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分成各种单色光，对其中a、b、c三种色

28、光，下列说法正确的是 A.c色光在该玻璃三棱镜中的速度最大 B.三种色光的波长关系为abc C.若分别让a、b、c三色光通过同一双缝干涉装置，则a光形成的相邻干涉条纹的间距最大 D.若让a、b、c三色光以相同的入射角从某介质射向真空，b光恰能发生全反射，则a光也一定能发生全反射,答案,图11,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,解析 根据光的偏折程度可知，该玻璃三棱镜对c光的折射率最小，对a光的折射率最大，则c光的波长最长，a光波长最短，故B错误.,c光的波长最长，a光波长最短，而相邻干涉条纹的间距与波长成正比，则a光形成的相邻干涉条纹的间距最小，故C错误.

29、,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,14.(多选)如图12甲所示，可以用来测定半圆柱形玻璃砖的折射率n，O是圆心，MN是法线.一束单色光线以入射角i30由玻璃砖内部射向O点，折射角为r，当入射角增大到也为r时，恰好无光线从玻璃砖的上表面射出.让该单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后，得到图乙所示的衍射图样(光在真空中的传播速度为c).则下列说法正确的是 A.此光在玻璃砖中的全反射临界角为60 B.玻璃砖的折射率n C.单缝b宽度较大 D.光的偏振现象说明光是一种纵波,答案,图12,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,由题

30、图乙知，单色光通过单缝a后衍射现象比较明显，所以单缝a宽度较小，单缝b宽度较大，故C正确. 偏振是横波特有的现象，光的偏振现象说明光是一种横波，故D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,15.(多选)ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，ABBC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路如图13所示，则a、b两束光 A.在真空中，a光的传播速度比b光大 B.在棱镜内，a光的传播速度比b光小 C.以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小 D.分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,图13,返回,答案,解析 所有光在真空中有相同的速度，A错误； 在CD界面上，由题图可知，相同入射角a光发生了折射，b光发生了全反射，说明b光比a光折射率大，由公式 同种介质中a光传播速度大，B错误；由于b光的折射率大，根据 可知以相同的入射角从空气斜射入水中时，b光的折射角较小，C正确； 折射率小的光的波长长，通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大，D正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,