第四章 光的折射与全反射 复习课4 课件

课件25张PPT。第4章 阶段复习课 一、折射率
1.物理意义:折射率是一个反映介质的光学性质的物理量.
2.决定因素:折射率的大小由介质本身及入射光的频率决定，
与入射角、折射角的大小无关.
3.大小特点:介质的折射率跟光在其中的传播速率的关系
是： ，由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介
质中的传播速度v,所以任何介质的折射率都大于1.光从真空斜
射入任何其他介质时，入射角都大于折射角.4.相对折射率
光从介质1射入介质2时，入射角θ1与折射角θ2的正弦之比叫做
介质2对介质1的相对折射率，通常用n12表示，如果介质1、介质
2的折射率分别是n1、n2，光在介质1、介质2中的传播速度分别
是v1、v2，那么, ,所以n1v1=n2v2或
n1sini=n2sinr，这个结论是普遍适用的.二、光疏介质和光密介质光的折射和全反射 光的全反射 ①正弦 ②正弦 ⑤偏折 ⑧光疏 ⑦光密 ⑨大于或等于 ⑩内芯 一、光的折射、全反射
1.正确、灵活地理解、应用折射率公式
教材中给出的折射率公式为 （i为真空中的入射角,r为
某介质中的折射角）.根据光路可逆原理,入射角、折射角是可
以随光路的逆向而“换位”的.我们可以这样来理解、记忆:
或 . 2.对临界角的理解
光线从介质进入真空或空气,折射角r=90°时,发生全反射,此时
的入射角i（介）叫临界角C.
由 =sin C.3.分析、计算问题的应用
分析、计算时要掌握好n的两种表达式及有关数学知识，如三角函数（尤其是特殊角的函数）.着重理解两点:第一,光的频率（颜色）由光源决定,与介质无关;第二,同一介质中,频率越大的光折射率越大.例如同一介质对紫光折射率大,对红光折射率小.再应用 等知识,就能准确而迅速地判断有关色光在介质中的传播速度、波长、入射光线与折射光线偏折程度等问题.4.有关色散现象的几个规律
（1）同种介质对不同色光的折射率不同，按照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序，折射率逐渐变大.
（2）由 知：在同一种介质中，不同色光传播速度不同，按照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序，传播速度逐渐变小.
（3）光在介质中的速度由介质和不同色光共同决定.这与机械波有很大的区别，因机械波的传播速度仅由介质决定.【典例1】（2012·孝感高二检测）
半径为R的半圆柱形玻璃，横截面如
图所示，O为圆心，已知玻璃的折射
率为 .一束与MN平面成45°的平行
光束从空气射到玻璃的半圆柱面上，经玻璃折射后，有部分光能从MN平面上射出，求能从MN射出的光束的宽度为多少？【规范解答】如图所示，进入玻璃中
的光线①沿半径方向直达球心位置O，
且入射角等于临界角，恰好在O点发生
全反射.光线①左侧的光线（如：光线
②）经球面折射后，射在MN上的入射角一定大于临界角，在MN上发生全反射，不能射出，光线①右侧的光线经半球面折射后，射到MN面上的入射角均小于临界角，能从MN面上射出，最右边射向半球的光线③与球面相切，入射角θ1=90°，由折射定律知： ，解得：θ2=45°
故光线③将垂直MN射出，所以在MN上面射出光束宽度应
为 .
答案：【变式训练】（2012·青岛高二检测）半径为R的 透明圆柱体固定于地面上，透明体对红光的折射率为n=2，如图所示.今让一束平行于地面的红光射向圆柱体左侧，经折射红光照射到右侧地面上.求圆柱体右侧地面上的黑暗部分长度.【解析】光线从圆柱体射出的临界角满足 ，所以C=30°地面上黑暗部分如图中粗线所示，其长度为
l= .
答案：见解析二、测介质的折射率
1.成像法
原理：利用水面的反射成像和水面的折射成像.
方法：如图所示，在一盛满水的烧杯中，紧挨
杯口竖直插一直尺，在直尺的对面观察水面，
能同时看到直尺在水中的部分和露出水面部分
的像，若从点P看到直尺在水下最低点的刻度B的像B′（折射成像）恰好跟直尺在水面上刻度A的像A′（反射成像）重合，读出AC、BC的长，量出烧杯内径d，即可求出水的折射率：
.2.插针法
原理：光的折射定律.
方法：如图所示，取一方木板，在板上画
出互相垂直的两条线AB、MN，从它们的交
点O处画直线OP（使∠PON<45°），在直线
OP上P、Q两点垂直插入两枚大头针.把木板竖直插入水中，使AB与水面相平，MN与水面垂直.在水面上观察，调整视线使P的像被Q的像挡住，再在木板S、T处各插一枚大头针，使S挡住Q、P的像，T挡住S及Q、P的像.从水中取出木板，画出直线ST，量出图中的角i、r，则水的折射率n=sini/sinr.3.全反射法
原理：全反射现象.
方法：在一盛满水的大玻璃缸下面放一发光电珠，如图所示.在水面上观察，看到一圆形的发光面，量出发光面直径D及水深h，则水的折射率 .【典例2】（2011·天津高考）某同学用
大头针、三角板、量角器等器材测半圆形
玻璃砖的折射率.开始玻璃砖的位置如图
中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同
一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像.如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失.此时只须测量出______，即可计算出玻璃砖的折射率.请用你的测量量表示出折射率n=_________. 【规范解答】由题意可知，当玻璃砖
转过某一角度θ时，刚好发生全反射，
在直径边一侧观察不到P1、P2的像，
作出如图所示的光路图可知，当转过
角度θ时有 .
答案：玻璃砖直径边绕O点转过的角度θ 【变式训练】利用插针法可以测量半圆柱形
玻璃砖的折射率.实验方法如下：在白纸上
作一直线MN，并作出它的一条垂线AB，将半
圆柱形玻璃砖（底面的圆心为O）放在白纸
上，它的直边与直线MN对齐，在垂线AB上插两个大头针P1和P2，然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1P2通过半圆柱形玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率.实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等.（1）某学生用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内，不管眼睛在何处，都无法透过半圆柱形玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是________，他应该采取的措施是_______.
（2）为了确定光线P1P2通过半圆柱形玻璃砖后的光路，在玻璃砖的右侧，最少应插___枚大头针.
（3）请在半圆柱形玻璃砖的右侧估计所插大头针的可能位置，并用“×”表示，作出光路图.为了计算折射率，应该测量的量（在光路图上标出）有：______，计算折射率的公式是______.【解析】在玻璃砖右侧看不到像，从玻璃射出时，入射角太大，发生了全反射；把P1P2向下平移，以便减小入射角；由于光线垂直MN射入玻璃砖，所以在右侧只
需要插1枚大头针即可确定光线；光
路图如图所示.
答案：（1）发生了全反射
P1P2向下平移
（2）1
（3）图见解析 入射角r、折射角i