教科版高中物理选择性必修第一册第四章光及其应用专题强化5光的折射和全反射课件（45页PPT）

(共45张PPT)
[学习目标]
1.知道不同色光的光学特性，能够运用平面几何知识分析求解光的折射和全反射问题。
2.能熟练作出光路图，会利用光的反射定律、折射定律解决光在介质中的传播问题。
1.同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。
2.同一种介质对不同颜色的光的折射率是不相同的。
不同色光的比较分析
[例1]　如图所示，一束白光通过三棱镜时发生折射，各色光偏折程度不同，a、b是其中的两束单色光，这两束光相比较(　　)
B
A.在真空中，a光的速度大
B.在真空中，a光的波长大
C.三棱镜对b光的折射率小
D.光从三棱镜中射向空气，b光的临界角大
[例2]　(2024·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
(1)tan θ的值；
(2)B位置到水面的距离H。
[例4]　(2024·山东卷)某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为O点，半径为R；直角三棱镜FG边的延长线过O点，EG边平行于AB边且长度等于R，∠FEG＝30°。横截面所在平面内，单色光线以θ角入射到EF边发生折射，折射光线垂直EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为1.5。
(1)求sin θ；
(2)以θ角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB可以发生全反射，求光线在EF上入射点D(图中未标出)到E点距离的范围。
[思维路径]
1.(不同色光的折射和全反射)很多公园的水池底部都装有彩灯，当一细束由红蓝两色组成的灯光，从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是(　　)
C
2.(不同色光的折射和全反射)(2024·江苏卷)现有一光线以相同的入射角θ打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线如图所示(β1<β2)，已知折射率随浓度增大而变大。则(　　)
A
A.甲折射率大 B.甲浓度小
C.甲速度大 D.甲临界角大
解析　如图，画出光路图。
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[基础巩固练]
C
1.一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a光的(　　)
A.频率小，发生全反射的临界角小
B.频率大，发生全反射的临界角小
C.频率小，发生全反射的临界角大
D.频率大，发生全反射的临界角大
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2.(多选)如图所示，一束光由空气射到透明介质球的A点，入射角为i，则(　　)
CD
A.当i足够大时，在A点将发生全反射
B.当i足够大时，光从球内向外射出时将发生全反射
C.无论i多大，在A点都不会发生全反射
D.无论i多大，光从球内向外射出时，都不会发生全反射
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3.(多选)(2024·甘肃卷)如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当θ＝30°时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是(　　)
ABC
A.该材料对红光的折射率为
B.若θ＝45°，光线c消失
C.若入射光a变为白光，光线b为白光
D.若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直
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4.如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点。已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则(　　)
A
A.该棱镜的折射率为
B.光在F点发生全反射
C.光从空气进入棱镜，波长不变
D.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
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5.(2024·福建卷)一束光以入射角i(i＞0)射入透镜，遇反射膜反射，垂直射到反射膜则原路返回成为激光。已知透镜对蓝光折射率大于绿光，则透镜中蓝光折射角________(选填“大于”“等于”或“小于”)绿光，若此时激光为蓝光，要变为绿光，则________(选填“顺时针”或“逆时针”)改变入射角。
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答案　小于　顺时针
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6.(2022·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。
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[能力提升练]
AD
7.(多选)如图所示，某一复合光线对准一半圆形玻璃砖的圆心O入射，当在O点的入射角为30°时，出射光线分成a、b两束，光束a与下边界的夹角为37°，光束b与下边界的夹角为53°，则下列说法正确的是(　　)
A.a光的频率比b光的频率大
B.a光在玻璃砖中的传播速度比b光的大
C.a、b两束光在该玻璃砖中的折射率之比为3∶4
D.若使入射角增大，则出射光线a先消失
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8.(多选)如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径。M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD＝30°，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是(　　)
AC
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9.(2025·湖南邵阳期末)老师上课用的红色激光笔，它发出的红光用来投映一个光点或一条光线指向物体，如图甲所示，AB为半圆的直径，O为圆心，在O点左侧用红色激光笔从E点垂直AB射入的红光进入半球形介质后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角C＝45°。
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[拓展培优练]
(1)“萤火虫”发出的光在水晶中传播所用的最短时间(保留三位有效数字)；
(2)正方体水晶前表面上能看到“萤火虫”的区域的面积(不考虑由其他表面反射的光，结果用π表示)。
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(2)“萤火虫”到前表面的距离为0.5L，光路图如图所示。
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