2025秋高考物理复习专题十二机械振动光学第3讲光的折射和全反射课件（46页PPT）

(共46张PPT)
第3讲　光的折射和全反射
正比
可逆
入射角　
折射角　
光学
频率
大于
二、全反射
1.条件：①光从　　　　介质射入　　　　介质.
②入射角　　　　临界角.
2.现象：折射光完全消失，只剩下反射光.
3.临界角：折射角为90°时的入射角，用C表示，sin C=　　　　.
光密
光疏
≥

三、光的色散、棱镜
1.光的色散.
（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彩色光谱.
（2）成因：透明物质对于波长λ不同的光的折射率n不一样，λ越小，传播速度越小，n越大，偏折越厉害.
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.
C
2.［光的全反射］（多选）光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是 （　　）
A.a是光密介质，b是光疏介质
B.光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度
C.光的入射角必须大于或等于临界角
D.必须是单色光
AC
3.［光的折射］（多选）如图所示，两束不同频率的平行单色光a、b从水射入空气 （空气折射率为1）发生如图所示的折射现象（α<β），下列说法正确的是 （　　）
A.随着a、b入射角度的逐渐增加，a先发生全反射
B.水对a的折射率比水对b的折射率小
C.两束光在水中的传播速度va>vb
D.两束光在空气中的传播速度va>vb
BC
1.（2023年江苏卷）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲.下列光路图中能描述该现象的是 （　　）
A
【解析】根据折射定律n上sin θ上=n下sin θ下，由于地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，则n下>n上，则θ下逐渐减小，则从高到低θ下逐渐减小，则光线应逐渐趋于竖直方向，A正确.
2.（2023年浙江卷）如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图.一细黄光束从直角边AB以角度θ入射，依次经AC和BC两次反射，从直角边AC出射.出射光线相对于入射光线偏转了α角，则α （　　）
A.等于90°　　
B.大于90°　　
C.小于90°　　
D.与棱镜的折射率有关
A
例2　（2022年广东卷）一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气，其截面如图所示.一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点.当光束与竖直方向成45°角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束.已知光在空气中的传播速度为c，求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v.
1.（2024年广东卷）如图所示，红、绿两束单色光同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质，折射光束在NP面发生全反射，反射光射向PQ面.若θ逐渐增大，两束光在NP面上的全反射现象会先后消失.已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率.下列说法正确的是 （　　）
A.在PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B.θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C.θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D.θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
B
2.（2024年梅州期末）光导纤维又称光纤，是传光的细圆玻璃丝，图1是光纤导光后的效果.现让由甲、乙两种单色光组成的复合光，从一根直的光纤端面以45°入射角射入，第一次折射后光路如图2所示，两束单色光均在侧面发生全反射，下列说法正确的是 （　　）
A.乙光在光纤中全反射临界角比甲光大
B.乙光在光纤中传播速度比甲光大
C.乙光在光纤中传播时间比甲光长
D.两种光在空气中传播遇到相同小
孔时，乙光更容易衍射
C
3.（2024年湛江一模）一种“光开关”的“核心区”构造如图中虚框区域所示，其中1、2是两个完全相同且截面边长均为d的等腰直角三角形的棱镜，直角边与虚框平行，两斜面平行且略拉开一小段距离，在两棱镜之间可充入不同介质以实现“开关”功能.若一细束单色光a从1的左侧面上D点垂直于棱镜表面AC射入，若能通过2，则为“开”，否则为“关”.已知棱镜对单色光a的折射率为1.5，D与底面BC间的距离为0.6d，单色光a在真空中的传播速度为c.在两棱镜之间不充入介质的情况下：
（1）请通过推导说明是否能实现“开”功能；
（2）求单色光a在棱镜中传播的时间t.
考点3　光路控制和光的色散现象　［基础考点］
1.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体（球）对光路的控制
器材 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 横截面为三角形的三棱镜 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，光线经过两次折射后向圆心偏折
器材 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体（球）
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
颜色 红橙黄绿青蓝紫
频率ν 低→高
同一介质中的折射率 小→大
同一介质中的速度 大→小
同一介质中的波长 大→小
通过同一棱镜的偏折角 小→大
同一介质中的临界角 大→小
同一装置的双缝干涉条纹间距 大→小
2.各种色光的比较分析
1.（2023年全国甲卷）（多选）等腰三角形△abc为一棱镜的横截面，ab=ac；一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示.不考虑多次反射.下列说法正确的是 （　　）
A.甲光的波长比乙光的长
B.甲光的频率比乙光的高
C.在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大
D.该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率
E.在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大
ACE
2.如图，某单色光从折射率为n=1.5、厚度为d=10.0 cm的玻璃板上表面射入.已知真空中的光速为3.0×108 m/s，则该单色光在玻璃板内传播的速度为　　　　m/s；对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围是　　　　s≤t<　　　 　s（不考虑反射）.
2×108
5×10-10
知识巩固练
1.庄子与惠子游于濠梁之上.庄子曰：“鯈鱼出游从容，是鱼之乐也.”人在桥上观鱼 （　　）
A.人能看到鱼，鱼不能看到人
B.人看到的鱼是经反射所成的像
C.鱼看到的人的位置比人的实际位置低
D.人看到的鱼的位置比鱼的实际位置高
（本栏目对应学生用书P436）
D
【解析】鱼在水中，鱼作为等效光源，是从光密介质进入光疏介质，能够发生全反射，因此，人可能看不到鱼，而人在空气中，人作为等效光源，是从光疏介质进入光密介质，不能够发生全反射，因此，鱼能看到人，因此鱼能看到人，人不能看到鱼，A错误；人看到的鱼是经光的折射所成的像，B错误；人在空气中，人作为等效光源，入射角大于折射角，鱼沿折射光线的反向延长线看去，鱼看到的人的位置比人的实际位置高，C错误，D正确.
A
3.（2024年广州天河区模拟）如图所示，截面为矩形的玻璃砖ABCD，一束单色光从AB边以入射角θ射入玻璃砖，光线恰好在AD边上发生全反射.已知光在真空的传播速度大小为3.0×108 m/s，玻璃的折射率n=1.2.
（1）简要说明光束射入到玻璃砖后波长如何变化；
（2）求光在玻璃中的传播速度；（结果保留两位有效数字）
（3）求入射角θ的正弦值.（结果可带根号）
综合提升练
4.如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球心.球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，θ=30°.光在真空中的传播速度为c.求：
（1）玻璃的折射率；
解：（1）根据题意将光路图补充完整，如下图所示.
（2）从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间.