高考總復(fù)習(xí)物理課件43折射定律.ppt

,1,2,3,本章包括“光的折射”、“光的波動(dòng)性”兩部分 “光的折射”以光的直線(xiàn)傳播為基礎(chǔ)，主要討論光的折射現(xiàn)象中所遵循的基本規(guī)律折射定律其中光的折射定律、折射率、全反射現(xiàn)象及幾何光路圖是本章的重點(diǎn)之一對(duì)光的波動(dòng)性這部分內(nèi)容，高考命題一般比較簡(jiǎn)單，由于這部分知識(shí)大多是從理論上作了初步解釋?zhuān)瑳](méi)有嚴(yán)格的定量推導(dǎo)，命題的方向?qū)⑼怀鰧?shí)際現(xiàn)象的解釋和應(yīng)用，如增透膜、劈尖干涉等,4,本章復(fù)習(xí)的重點(diǎn)及核心內(nèi)容是光的折射定律、全反射現(xiàn)象和光的干涉等掌握光的折射定律及折射率的計(jì)算，會(huì)分析全反射現(xiàn)象，了解光導(dǎo)纖維的工作原理在光的波動(dòng)性的復(fù)習(xí)中，應(yīng)會(huì)分析干涉條件及干涉等現(xiàn)象本章所涉及的概念、規(guī)律、現(xiàn)象必須理清并熟練掌握復(fù)習(xí)時(shí)，一定要多看課本，尤其是與實(shí)際聯(lián)系較多的內(nèi)容要反復(fù)閱讀，加深理解,5,課時(shí)43 折射定律,6,考點(diǎn)一 光的折射定律 基礎(chǔ)梳理 光的折射：光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中，在兩種介質(zhì)的界面處，傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫光的折射 光的折射定律：入射光線(xiàn)、法線(xiàn)、折射光線(xiàn)都在同一個(gè)平面內(nèi)；入射光線(xiàn)和折射光線(xiàn)分居在法線(xiàn)兩側(cè)；入射角的正弦值和折射角正弦值的比值恒定，即 n(常數(shù)),7,疑難詳析 1在光的折射中光路是可逆的 2折射不僅可以改變光的傳播方向，還可以改變光束的性質(zhì),8,深化拓展 1光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，折射角大小隨著入射角大小的變化而變化，但是兩個(gè)角的正弦之比恒定； 2光從同一介質(zhì)射入不同介質(zhì)時(shí)， n的比值大小不同，即對(duì)于不同的介質(zhì)，常量n不同，它是一個(gè)能夠反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量.,9,基礎(chǔ)梳理 折射率：光從空氣或真空進(jìn)入某種介質(zhì)中，入射角的正弦和折射角的正弦之比，叫該介質(zhì)的折射率，即n .介質(zhì)的折射率等于光在真空中的速度c與光在該介質(zhì)中的傳播速度v的比值，即n .,10,疑難詳析 1某種介質(zhì)的折射率是指光從真空或空氣進(jìn)入該介質(zhì)時(shí)入射角與折射角的正弦之比，如果是從該介質(zhì)進(jìn)入空氣或真空，則入射角與折射角的正弦之比等于折射率的倒數(shù)； 2介質(zhì)的折射率實(shí)際上指的是絕對(duì)折射率，所謂絕對(duì)折射率是指光從真空進(jìn)入介質(zhì)時(shí)入射角與折射角的正弦之比；,11,3空氣的折射率1，其他介質(zhì)的折射率都1； 4折射率大小反映了介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)和入射光的頻率：(1)折射率越大，說(shuō)明介質(zhì)對(duì)光的偏折作用越大，光線(xiàn)偏離原來(lái)傳播方向的程度越厲害，(2)介質(zhì)對(duì)光的折射率越大，說(shuō)明該光在該介質(zhì)中的傳播速度越小，(3)相對(duì)于同一介質(zhì)，折射率越大的光，其頻率越大,12,深化拓展 1折射率由介質(zhì)本身和光的頻率共同決定，同一頻率的不同介質(zhì)折射率不同，不同頻率的光對(duì)同一介質(zhì)折射率也不同,13,2折射定律 n(常數(shù))與折射率定義式n 有區(qū)別折射定律 n，所涉及的兩種介質(zhì)是任意的，其中的n與兩種介質(zhì)的性質(zhì)、入射光的頻率都有關(guān)，該比值n實(shí)質(zhì)是這兩種介質(zhì)的相對(duì)折射率而折射率定義式n ，它所涉及的入射介質(zhì)只能是真空，其中n只與出射介質(zhì)的性質(zhì)、入射光的頻率有關(guān)，這里的n實(shí)質(zhì)是出射介質(zhì)的絕對(duì)折射率,14,考點(diǎn)三 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃的折射率 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定玻璃的折射率 二、實(shí)驗(yàn)原理 用插針?lè)ù_定光路，找出跟入射光線(xiàn)相對(duì)應(yīng)的折射光線(xiàn)，用量角器測(cè)量出入射角1和折射角2，再根據(jù)折射定律n 計(jì)算出玻璃的折射率,15,三、實(shí)驗(yàn)器材 玻璃磚、白紙、木板、大頭針?biāo)拿?、圖釘、量角器、三角板(或直尺)、鉛筆 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1把白紙鋪在木板上 2在白紙上畫(huà)一直線(xiàn)aa作為界面，過(guò)aa上的一點(diǎn)O畫(huà)出界面的法線(xiàn)NN，并畫(huà)一條線(xiàn)段AO作為入射光線(xiàn) 3把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上，并使其長(zhǎng)邊與aa重合，再用直尺畫(huà)出玻璃磚的另一邊bb.,16,4在線(xiàn)段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2. 5從玻璃磚bb一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀(guān)察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線(xiàn)的方向直到P1的像被P2的像擋住再在bb一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4，使P3能擋住P1、P2的像，P4能擋住P1、P2的像及P3本身,17,6移去玻璃磚，在拔掉P1、P2、P3、P4的同時(shí)分別記下它們的位置，過(guò)P3、P4作直線(xiàn)OB交bb于O.連接OO，OO就是玻璃磚內(nèi)折射光線(xiàn)的方向AON為入射角，OON為折射角如圖1所示 圖1,18,7用量角器量出入射角1和折射角2的度數(shù)查出它們的正弦值，并把這些數(shù)據(jù)記錄在表格里 8用上述方法分別求出入射角是15、30、45、60和75時(shí)的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，記錄在表格里 9算出不同入射角時(shí) 的值，比較一下，看它們是否接近一個(gè)常數(shù)求出幾次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的 的平均值，就是這塊玻璃的折射率,19,五、誤差分析 1入射光線(xiàn)、出射光線(xiàn)確定的不準(zhǔn)確性造成誤差，故入射側(cè)、出射側(cè)所插兩枚大頭針間距應(yīng)大一些 2測(cè)量入射角與折射角時(shí)有相對(duì)誤差，故入射角應(yīng)適當(dāng)大些，以減小測(cè)量的相對(duì)誤差,20,六、注意事項(xiàng) 1輕拿輕放玻璃磚，手只能接觸玻璃磚的毛面或棱，不能觸摸光潔的光學(xué)面嚴(yán)禁把玻璃磚當(dāng)直尺用 2實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚在紙面上的位置放好后就不可移動(dòng) 3插針P1與P2、P3與P4的間距要適當(dāng)?shù)拇笮詼p小確定光路方向時(shí)出現(xiàn)的誤差,21,4實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角不能太小(接近零度)，否則會(huì)使測(cè)量誤差加大；也不能太大(接近90)，否則會(huì)不易觀(guān)察到P1、P2的像 5本實(shí)驗(yàn)中如果采用的不是兩面平行玻璃磚，如采用三棱鏡，半圓形玻璃磚等，只是出射光和入射光不平行，但一樣能測(cè)出其折射率,22,23,(1)試求當(dāng)液面高為 H時(shí)，池底的光斑到出液口的距離x. (2)控制出液口緩慢地排出液體，使液面以vh的速率勻速下降，試求池底的光斑移動(dòng)的速度vx.,圖2,24,解析 (1)如圖3所示由幾何關(guān)系知 圖3,25,26,27,題后反思：分析解決有關(guān)光的折射問(wèn)題的一般思路： (1)根據(jù)題意畫(huà)出正確的光路圖 (2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角均以法線(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn) (3)利用折射定律、折射率公式求解 (4)注意在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的,28,(2009江蘇高考)圖4是北京奧運(yùn)會(huì)期間安置在游泳池底部的照相機(jī)拍攝的一張照片，相機(jī)的鏡頭豎直向上照片中，水立方運(yùn)動(dòng)館的景象呈現(xiàn)在半徑r11 cm的圓形范圍內(nèi)，水面上的運(yùn)動(dòng)員手到腳的長(zhǎng)度l10 cm.若已知水的折射率n ，請(qǐng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的實(shí)際身高估算該游泳池的水深h.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),29,圖4,30,答案：2.1m(1.62.6 m),31,題型二 視深問(wèn)題 例2 水底同一深度并列紅、黃、綠、紫四個(gè)彩色球，從水面正上方垂直俯視，感覺(jué)上它們?cè)谕簧疃葐幔?解析 設(shè)S為水池底部的點(diǎn)光源，在由S發(fā)出的光線(xiàn)中選取一條垂直于水面MN的光線(xiàn)，由O點(diǎn)射出；另一條以與SO成極小角度從S射向水面的A點(diǎn)，由A折射到空氣中因入射角極小，故折射角也極小(所以如此假設(shè)，是因?yàn)橛砂l(fā)光點(diǎn)發(fā)出的能進(jìn)入眼睛的發(fā)散光束發(fā)散程度極小)那么進(jìn)入眼中的兩條折射光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)交于S點(diǎn)，該點(diǎn)即為我們看到的水池底部點(diǎn)光源S的像點(diǎn)S點(diǎn)到水面的距離h即為視深度,32,由圖5可以看出視深度小于實(shí)際深度,圖5,33,由于水對(duì)紅、黃、綠、紫四種色光的折射率不同，且n紅h黃h綠h紫 因此人的感覺(jué)是紫色球最淺，紅色球最深,34,答案 不在同一深度，紅色球最深，紫色球最淺 題后反思：視深問(wèn)題的關(guān)鍵是將豎直向下看轉(zhuǎn)化成一小角度往下斜看，否則就無(wú)法處理，同時(shí)又要考慮小角度時(shí)tansin的關(guān)系，當(dāng)角度太大即不是向下看時(shí)，視深與角度有關(guān)，站在不同位置有不同的視深,35,發(fā)出白光的細(xì)線(xiàn)光源ab，長(zhǎng)度為l0，豎直放置，上端a恰好在水面以下，如圖6.現(xiàn)考慮線(xiàn)光源ab發(fā)出的靠近水面法線(xiàn)(圖中的虛線(xiàn))的細(xì)光束經(jīng)水面折射后所成的像，由于水對(duì)光有色散作用，若以l1表示紅光成的像的長(zhǎng)度，l2表示紫光成的像的長(zhǎng)度，則 ( ) Al1l2l0 Cl2l1l0 Dl2l1l0,圖6,36,解析：b點(diǎn)發(fā)出的光從水中射向空氣時(shí)光線(xiàn)要遠(yuǎn)離法線(xiàn)，在入射角相同的情況下，紫光偏折更大，故折射光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)與ab的交點(diǎn)更偏上，像的長(zhǎng)度更小，故選項(xiàng)D正確或者直接算出b點(diǎn)的像深， 圖7,37,又因水對(duì)紫光的折射率大于紅光 故紅光的像長(zhǎng)大于紫光的像長(zhǎng) 答案：D,38,題型三 測(cè)定玻璃的折射率 例3 一塊玻璃磚有兩個(gè)相互平行的表面，其中一個(gè)表面是鍍銀的(光線(xiàn)不能通過(guò)此表面)現(xiàn)要測(cè)定此玻璃的折射率給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚(P1、P2、P3、P4)、帶有刻度的直角三角板、量角器 實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將玻璃磚放到白紙上，使上述兩個(gè)相互平行的表面與紙面垂直在紙上畫(huà)出直線(xiàn)aa和bb，aa表示鍍銀的玻璃表面，bb表示另一表面，如圖8所示然后在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1、P2.用P1、P2的連線(xiàn)表示入射光線(xiàn),39,(1)為了測(cè)量折射率，應(yīng)如何正確使用大頭針P3、P4? _ 試在題圖中標(biāo)出P3、P4的位置,圖8,40,(2)然后，移去玻璃磚與大頭針試在題圖中通過(guò)作圖的方法標(biāo)出光線(xiàn)從空氣中射到玻璃中的入射角1與折射角2.簡(jiǎn)要寫(xiě)出作圖步驟 _ (3)寫(xiě)出用1、2表示的折射率公式為n_.,41,解析 (1)在bb一側(cè)觀(guān)察P1、P2(經(jīng)bb折射，aa反射，再經(jīng)bb折射后)的像，在適當(dāng)?shù)奈恢貌迳螾3，使得P3與P1、P2的像在一條直線(xiàn)上，即讓P3擋住P1、P2的像；再插上P4，讓它擋住P2(或P1)的像和P3，P3、P4的位置如圖9所示 圖9,42,(2)過(guò)P1、P2作直線(xiàn)與bb交于O； 過(guò)P3、P4作直線(xiàn)與bb交于O； 利用刻度尺找到OO的中點(diǎn)M； 過(guò)O點(diǎn)作bb的垂線(xiàn)CD，過(guò)M點(diǎn)作bb的垂線(xiàn)與aa相交于N，連接ON； P1OD1，CON2. (3)n 答案 見(jiàn)解析,43,題后反思：注重對(duì)實(shí)驗(yàn)基本原理、基本技能和方法的考查，一直是高考命題的根本原則因此，理解并熟練掌握實(shí)驗(yàn)的原理、方法，是學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)和備考的重中之重另外，在數(shù)據(jù)處理上，可將正弦之比轉(zhuǎn)化為線(xiàn)段長(zhǎng)度之比，使數(shù)據(jù)處理變得簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確,44,用三棱鏡做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀(guān)察，調(diào)整視線(xiàn)使P1的像被P2擋住，接著在眼睛所,圖10,在的一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像，在紙上標(biāo)出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖10所示,45,(1)在本題的圖上畫(huà)出所需的光路 (2)為了測(cè)出棱鏡玻璃的折射率需要測(cè)量的量是_、_，在圖上標(biāo)出它們 (3)計(jì)算折射率的公式是n_. 解析：(1)如圖11所示，連接P1、P2交AB于O點(diǎn)，連接P3、P4交AC于O點(diǎn)，連接OO，過(guò)O點(diǎn)作AB面的法線(xiàn)MN，延長(zhǎng)OO到G點(diǎn)，使OGOE，過(guò)E點(diǎn)作法線(xiàn)MN的垂線(xiàn)交MN于F點(diǎn)，過(guò)G點(diǎn)作法線(xiàn)MN的垂線(xiàn)，交MN于H點(diǎn),46,圖11,47,1(2008全國(guó)卷)一束由紅、藍(lán)兩單色光組成的光線(xiàn)從一平板玻璃磚的上表面以入射角射入，穿過(guò)玻璃磚自下表面射出已知該玻璃對(duì)紅光的折射率為1.5.設(shè)紅光與藍(lán)光穿過(guò)玻璃磚所用的時(shí)間分別為t1和t2，則在從0逐漸增大至90的過(guò)程中 ( ) At1始終大于t2 Bt1始終小于t2 Ct1先大于后小于t2 Dt1先小于后大于t2,48,圖12,答案：B,49,2(2008全國(guó)卷)一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個(gè)表面上，經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個(gè)表面射出，出射光線(xiàn)相對(duì)于入射光線(xiàn)側(cè)移了一段距離在下列情況下，出射光線(xiàn)側(cè)移距離最大的是 ( ) A紅光以30的入射角入射 B紅光以45的入射角入射 C紫光以30的入射角入射 D紫光以45的入射角入射,50,解析：側(cè)移距離是指出射光線(xiàn)與原入射方向的垂直距離同一種光線(xiàn)相比折射率相等，入射角越大側(cè)移距離越大，即B項(xiàng)側(cè)移距離大于A(yíng)項(xiàng)D項(xiàng)側(cè)移距離大于C項(xiàng)又在入射角相同時(shí)，折射率越大，側(cè)移距離越大，所以紫光在45的入射角入射時(shí)，側(cè)移距離最大，即D項(xiàng)正確 答案：D,51,3(2008四川高考)如圖13，一束單色光射入一玻璃球體，入射角為60，已知光線(xiàn)在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后，再次折射回到空氣中時(shí)與入射光線(xiàn)平行此玻璃的折射率為 ( ) A. B1.5 C. D2,圖13,52,圖14,答案：C,53,4(2008寧夏高考)一半徑為R的1/4球體放置在水平桌面上，球體由折射率為 的透明材料制成現(xiàn)有一束位于過(guò)球心O的豎直