高考物理二轮复习光学专题光的折射课件

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1、2019年高考物理复习年高考物理复习一、光的折射定律一、光的折射定律（1）折射光线在入射光线和法线所在的平面上，）折射光线在入射光线和法线所在的平面上，折折射光线和入射光线分居在法线的两侧，射光线和入射光线分居在法线的两侧，（2）入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数）入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数nsinisin 折射定律的各种表达形式：折射定律的各种表达形式：(1为入、折射角中的较大者为入、折射角中的较大者)Asinvcsinsinn121 在光的折射现象中，光路也是可逆的。在光的折射现象中，光路也是可逆的。二、二、折射率：折射率：（1）光从真空射入某种介质时，入射角的正弦）光从真

2、空射入某种介质时，入射角的正弦跟折射角的正弦之比跟折射角的正弦之比nsinisin （2）折射率等于光在真空中的速度）折射率等于光在真空中的速度c 跟光在这种介跟光在这种介质中的速度质中的速度v之比，之比，n=c/v三、三、通过平行玻璃砖的光线通过平行玻璃砖的光线当光线从玻璃砖上表面入射当光线从玻璃砖上表面入射,从下表面射出时从下表面射出时,其特点是其特点是:ird1 2光线通过平行玻璃砖后的出射光线和入射光线平行光线通过平行玻璃砖后的出射光线和入射光线平行且有侧向位移。侧向位移的大小跟平行玻璃砖的厚度且有侧向位移。侧向位移的大小跟平行玻璃砖的厚度及入射角、折射率有关。及入射角、折射率有关。各

3、种色光在第一次入射时发生色散（第二次折射不各种色光在第一次入射时发生色散（第二次折射不再色散）；再色散）；射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；度有关；可利用玻璃砖测定可利用玻璃砖测定 玻璃的折射率。玻璃的折射率。四、通过棱镜的光线四、通过棱镜的光线（1）光线通过三棱镜两次向底面偏折，通过三棱镜）光线通过三棱镜两次向底面偏折，通过三棱镜所成的像向顶角偏移，所成的像向顶角偏移，ABC光线通过棱镜后光线通过棱镜后向底面偏折向底面偏折偏折角度偏折角度跟棱镜材料的折射率有关，折射率越大，偏跟棱镜材料的折射率有关，折射率越大，偏折角度越大折角度越大.

4、偏折角度偏折角度还跟入射角的大小有关系还跟入射角的大小有关系.（2）白光通过三棱镜后产生色散现象，）白光通过三棱镜后产生色散现象，（3）全反射棱镜是横截面成等腰直角三角形的三棱镜。）全反射棱镜是横截面成等腰直角三角形的三棱镜。全反射棱镜全反射棱镜ABCABC4545甲甲乙乙 OABDCMNP1P2P3 1（2）（）（本题本题4分）如图所示，某同学用插针法测分）如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率在平铺的白纸上垂直纸定一半圆形玻璃砖的折射率在平铺的白纸上垂直纸面插大头针面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆确定入射光线，并让入射光线过圆心心O，在玻璃砖（图中实线部分）另

5、一侧垂直纸面插，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针大头针P3，使，使P3挡住挡住P1、P2的像，连接的像，连接OP3图中图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射分别是入射光线、折射光线与圆的交点，光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线均垂直于法线并分别交法线于并分别交法线于A、D点点 设设AB的长度为的长度为l1，AO的长的长度为度为l2，CD的长度为的长度为l3，DO的长的长度为度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量折射率，需用刻度尺测量 （用上（用上述给出量的字母表示），则玻璃

6、述给出量的字母表示），则玻璃砖的折射率可表示为砖的折射率可表示为 l1、l3l1/l3 2.（2）（）（5分）（选做，适合选修分）（选做，适合选修34的同学）如的同学）如图所示，某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖图所示，某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率，的折射率，OA是画在纸上的直线，他在直线是画在纸上的直线，他在直线OA适当适当位置先后竖直插上位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针，如图放上玻两枚大头针，如图放上玻璃砖（如粗黑线所示），然后插上璃砖（如粗黑线所示），然后插上P3、P4大头针。大头针。其 中 他 确 定 其 中 他 确 定 P3大 头 针 位 置 的 方 法 应 当

7、大 头 针 位 置 的 方 法 应 当是：是：。若该同学实验操作规范准确，其若该同学实验操作规范准确，其记录的情况如图所示。该同学还用记录的情况如图所示。该同学还用圆规做了一个以圆规做了一个以O为圆心，半径与为圆心，半径与玻璃砖相同的半圆（如图中虚线所玻璃砖相同的半圆（如图中虚线所示）。请您帮这位同学算出玻璃砖示）。请您帮这位同学算出玻璃砖的折射率，写出必要的计算过程。的折射率，写出必要的计算过程。P1P2P3P4AO解见下页解见下页P1P2P3P4AO【解析解析】本小题考查用插针法测定玻璃折射率的实本小题考查用插针法测定玻璃折射率的实验数据处理方法。验数据处理方法。确定确定P3大头针位置的方

8、法应当是：大头针位置的方法应当是：透过玻璃砖看透过玻璃砖看,P3大头针挡住大头针挡住P1、P2两枚大头针的像。两枚大头针的像。如图，如图，DBCE由折射定律可得：由折射定律可得：5146.CBDEBOCsinEODsinn 3 60i3.（2）（）（4分）如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，分）如图，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细的单色光束从空气射向柱体的O点（半圆的圆心），点（半圆的圆心），产生反射光束产生反射光束1和透射光束和透射光束2，已知玻璃折射率为，已知玻璃折射率为 ，当入射角当入射角 ，求反射光束，求反射光束1和透射光束和透射光束2之间的夹角多大？之间的夹

9、角多大？iO21入射光入射光 解：解：反射角反射角060 i i 由折射定律由折射定律rsinisinn 解得折射角解得折射角r=30 因此反射光束因此反射光束1和透射光束和透射光束2之间的夹角之间的夹角 90180)r i(4、图、图2表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于于CD边的单色光入射到边的单色光入射到AC界面上，界面上，a、b是其中的是其中的两条平行光线光线两条平行光线光线a在玻璃砖中的光路已给出在玻璃砖中的光路已给出.画画出光线出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数射光线与界面

10、法线夹角的度数 解：光路如图所示解：光路如图所示3045BCDab454545A30图图2 5（选修（选修3-4）（）（2）在水面上放置一个足够大）在水面上放置一个足够大的遮光板，板上有一个半径为的遮光板，板上有一个半径为r的圆孔，圆心的正的圆孔，圆心的正上方上方h 处放一个点光源处放一个点光源S，在水面下深，在水面下深H处的底部处的底部形成半径为形成半径为R的圆形光亮区域的圆形光亮区域(图中未画出图中未画出)测得测得 r=8cm，h=6cm，H=24cm，R=26cm，求水的折，求水的折射率射率 HhSrHhSr解：解：根据光路图，可知根据光路图，可知1 2 8068822221.hrrsi

11、n 6024181822222.H)rR(rRsin 由折射定律得由折射定律得21 sinsinn 34 得 n5 5 （供选修（供选修3-4考生作答）考生作答）（2）如图所示，己知平行玻璃砖的折射率，厚度）如图所示，己知平行玻璃砖的折射率，厚度为为d.入射光线入射光线AO以入射角以入射角i=60射到玻璃砖的上射到玻璃砖的上表面，经玻璃砖折射从下表面射出，出射光线与表面，经玻璃砖折射从下表面射出，出射光线与入射光线平行，求两平行光线间距离入射光线平行，求两平行光线间距离.（结果可用（结果可用根式表示）根式表示）iOdA解：解：作出光路如图，作出光路如图，irOdCDB由折射定律得由折射定律得r

12、sinisinn 21360 sinrsin所以所以r=300由图知由图知DOC=DOB=300则则dtandDCDB3330 出射光线与入射光线间的距离是出射光线与入射光线间的距离是d33 6（6分）如图所示，空气中有分）如图所示，空气中有A点，水中有点，水中有B点，点，在在A点置一信号源发出光波和声波讯号传到水中点置一信号源发出光波和声波讯号传到水中B，沿，沿AO1B路径传播的是路径传播的是a波，沿波，沿AO2B路径传播的是路径传播的是b波，波，则则a波、波、b波各是什么波？简述你的判断过程。波各是什么波？简述你的判断过程。O1O2AB水水答：答：a波是光波，波是光波，b波是声波。波是声波

13、。无线电波从空气进入水中速度无线电波从空气进入水中速度变小，入射角大于折射角；变小，入射角大于折射角；而超声波从空气进入水中速度而超声波从空气进入水中速度变大，入射角小于折射角，变大，入射角小于折射角，所以所以a波是光波、波是光波、b波是声波。波是声波。（2）图示是一透明的圆柱体的横截面，其半径）图示是一透明的圆柱体的横截面，其半径R20cm，折射率为，折射率为 ，AB是一条直径，今有一束平是一条直径，今有一束平行光沿行光沿AB方向射向圆柱体，试求：方向射向圆柱体，试求：3光在圆柱体中的传播速度；光在圆柱体中的传播速度；距离直线距离直线AB多远的入射光线，多远的入射光线，折射后恰经过折射后恰经

14、过B点点.7.（2）（模块（模块3-4试题）试题）BOA光在圆柱体中的传播速度光在圆柱体中的传播速度解：解：m/s1038 ncv设光线设光线PC经折射后经过经折射后经过B点，光路图如图所示点，光路图如图所示由折射定律有：由折射定律有：3 nsinsin 又由几何关系有：又由几何关系有：2 解得解得60 光线光线PC离直线离直线AB的距离的距离cm310 sinRCDcm310则距离直线则距离直线AB为为 的入射光线经折射后能的入射光线经折射后能到达到达B点点BPODCA8（2）如图所示，玻璃球的半径为）如图所示，玻璃球的半径为R，折射率，折射率n=，今有一束平行光沿直径，今有一束平行光沿直径

15、AB方向照射方向照射在玻璃球上，试求离在玻璃球上，试求离AB多远的入射光线最终射多远的入射光线最终射出后沿原方向返回。出后沿原方向返回。3ABO解：解：由光路图知由光路图知1 1 2 2 dABO122nsinsin 21解式得解式得232 cos即即230160d=Rsin1Rd23 9、如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为、如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60。己知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折。己知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为为 （）23A B1.5 C D2C解见下页解见下页

16、 60A、C为折射点为折射点,B为反射点为反射点,作作OD平行于入射光线平行于入射光线,33060 sinsinn 60CODAOD所以，玻璃的折射率所以，玻璃的折射率故故解析：解析：如图为光线在玻璃球内的光路图如图为光线在玻璃球内的光路图60OACBrrrrD10、(3)如图所示，半圆玻璃砖的半径如图所示，半圆玻璃砖的半径R=10cm，折，折射率为射率为 ，直径，直径AB与屏幕垂直并接触于与屏幕垂直并接触于A点点.激光激光a以入射角以入射角i=30射向半圆玻璃砖的圆心射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕结果在水平屏幕MN上出现两个光斑求两个光斑上出现两个光斑求两个光斑之间的距离之间的距离L

17、3 nNMAOBaiNMAOBai解：解：画出如图光路图，设折射角为画出如图光路图，设折射角为r，根据折射定律，根据折射定律rPQisinrsinn 解得解得060 r由几何知识得，由几何知识得，OPQ为直角三角形，所以两个为直角三角形，所以两个光斑光斑PQ之间的距离之间的距离0060230sinRtanRAQPAL 解得解得cm1233340.L 11（3）（3-4模块）模块）（5分）分）如图所示，一个横截面为直角三角形的三棱镜，如图所示，一个横截面为直角三角形的三棱镜，A=30,C90.三棱镜材料的折射率是三棱镜材料的折射率是一条与一条与BC面成面成30角的光线射向角的光线射向BC面，经过

18、面，经过AC边一次反射从边一次反射从AB边射出。求从边射出。求从AB边射出光线与边射出光线与AB边的夹角。边的夹角。BCA3 n解：解：由折射定律由折射定律,在在BC界面：界面：sinsin3600 030 311 nCsin 光线在光线在AC界面发生反射再经界面发生反射再经AB界面折射界面折射BCA sinsin0303060 则则从从AB边边射出光线与射出光线与AB面的夹角面的夹角003090 12、（、（9分）分）物理物理选修选修34 一半径为一半径为R的的1/4球球体放置在水平桌面上，球体由折射率为的透明材料体放置在水平桌面上，球体由折射率为的透明材料制成现有一束位于过球心制成现有一束

19、位于过球心O的竖直平面内的光线，的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示已知入射光线与桌面的距直表面射出，如图所示已知入射光线与桌面的距离为求出射角离为求出射角RO本题考查几何光学知识，通过本题考查几何光学知识，通过画光路图，根据折射定律，由画光路图，根据折射定律，由几何关系列式求解。几何关系列式求解。解：解：RO 设入射光线与设入射光线与1/4球体的交点为球体的交点为C，连接，连接OC，OC即为入射点的法线。因此，图中的角即为入射点的法线。因此，图中的角为入射角。过为入射角。过C点作球体水平表面的垂线，垂

20、足为点作球体水平表面的垂线，垂足为B。依题意，。依题意，COB=。又由。又由OBC知知 BC23 sin设光线在设光线在C点的折射角为点的折射角为，由折射定律得：由折射定律得：3 sinsin解得：解得：30 由几何关系知，由几何关系知，30由折射定律得：由折射定律得：31 sinsin因此：因此：23 sin解得：解得：60ABCNM乙乙13(16分分)如图甲所示如图甲所示,在保龄球球道的一侧平行于球在保龄球球道的一侧平行于球道有一面竖立的平面镜，保龄球被掷出后沿球道中央道有一面竖立的平面镜，保龄球被掷出后沿球道中央线线BC做匀速直线运动。有人想利用球道旁的这个平面做匀速直线运动。有人想利用

21、球道旁的这个平面镜测出球的运动速度，镜测出球的运动速度，于是他在平面镜中央正于是他在平面镜中央正前方位于球道另一侧距前方位于球道另一侧距平面镜平面镜d=1.6m的的A点，点，眼睛贴近地面观察，测眼睛贴近地面观察，测出在平面镜中看到球像出在平面镜中看到球像的时间的时间t=1.5 s。甲甲AMNBC设他在镜中刚能看到球像时球的位置在设他在镜中刚能看到球像时球的位置在P点，恰好点，恰好看不到球像时球的位置在看不到球像时球的位置在Q点，平面镜的长度点，平面镜的长度L=3.0m，平面镜至球道中央的距离为，平面镜至球道中央的距离为d/2。(1)图乙为球道的俯视示意图，请在图乙中通过作图乙为球道的俯视示意图，请在图乙中通过作光路示意图，确定光路示意图，确定P、Q点的位置，并在点的位置，并在BC上标出上标出P、Q点；点；(2)这个保龄球的运动速度大小是多少这个保龄球的运动速度大小是多少?解：解：(1)光路示意图如图所示光路示意图如图所示 QABCFQPPMENP、Q的位置如图所示的位置如图所示 (2)由几何关系知，由几何关系知，QPMNAFAE 令令QPPQs 则：则：sLddd 2s=4.5m则保龄球的运动速度：则保龄球的运动速度：m/s3 tsv 题目题目