课件17张PPT。章末整合提升一、光的折射、全反射的综合应用 几何光学是以光线为工具研究光的传播规律，所以解决几何光学问题的关键是根据“光的传播规律”画出光路图，然后再利用几何知识，寻找相应的边角关系．
(1)几何光学主要包括四条原理：①光的直线传播规律；②光的反射定律；③光的折射定律；④光路可逆原理．借题发挥 (1)解答光学问题应先准确画出光路图．
(2)用光发生全反射的条件来判断光是否已经发生全反射．
(3)在处理光学问题时应充分利用光的可逆性、对称性、相似性等几何关系．【例2】 如图2所示，半圆形玻璃砖的半径R＝10 cm，AB与屏幕垂直并接触于A点，激光束a射向半圆形玻璃砖的圆心O，激光束a对准O点从图示位置在纸面内顺时针方向旋转，当转过角度为30°时，光屏上有两个光斑，当转过的角度刚好为45°时，光屏上恰好只有一个光斑，求：
(1)玻璃砖的折射率n；
(2)当转过角度为30°时，光屏上两个光斑之间的距离L.二、测折射率的方法【例3】 用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率的方法如下：
①把半圆形玻璃砖放在白纸上，定出其圆心O，在白纸上用铅笔描下其直径和圆心位置，让一束光沿与直径垂直的方向穿入玻璃砖的圆弧部分射到圆心O，如图3所示．②不改变入射光的方向和位置，让玻璃砖以O点为轴逆时针转动到从玻璃砖平面一侧恰好看不到出射光为止．
③用铅笔描下此时玻璃砖直径的位置，移去玻璃砖测出玻璃砖转过的角度β，由β计算出折射率．
这种测量方法是利用光的________现象测定玻璃折射率的，当玻璃砖转过角度β时的入射角叫________．若已知β＝42°，且sin 42°＝0.67，则玻璃的折射率n＝________.三、光的波速、折射率与频率的综合应用1．白光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成，七种色光的特性差异可以用下表表示出来.
2.光的颜色由光源的频率决定，与介质无关，与波长无关，波速由介质和光的频率共同决定．【例4】 水中某一深处有一点光源S，可以发出a、b两种单色光，其由水中射出水面的光路如图4所示．关于这两种单色光性质的比较，下列判断正确的是( )
A．a光的频率比b光的小
B．a光的折射率比b光的大
C．a光在水中的传播速度比b光的小
D．a光在水中的波长比b光的小课件17张PPT。第1讲 光的折射定律[目标定位] 1.掌握光的反射及反射定律.2.掌握光的折射及折射定律.3.掌握介质的折射率的概念，了解介质的折射率与光速的关系.4.会依据光的反射定律和折射定律作出光路图．一、光的反射和折射现象
当光射到两种介质的分界面时，一部分光仍回到原来的介质里继续传播的现象，叫做光的______；另一部分光进入第二种介质继续传播的现象叫做光的______．
二、光的折射定律
1．折射定律：入射光线、折射光线和法线在同一______内，入射光线与折射光线分居法线______，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一______．反射 折射 平面 两侧 常数 想一想 光在两种介质的界面发生反射和折射现象时，反射光线、折射光线和入射光线的传播速度是否相同？
答案 光在不同介质中的传播速度不同．反射光线和入射光线是在同一介质中，故它们两个的传播速度相同；折射光线和入射光线不在同一介质中，故它们两个的传播速度不同．三、介质的折射率
1．把光从______射入某种______发生折射时，入射角i的正弦值与折射角r的正弦值的______，叫做这种介质的折射率．
n＝______
2．折射率与光速的关系：介质的折射率n，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比．
n＝______
3．任何介质的折射率都大于1.真空 介质 比值 想一想 当光从水射入空气发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做水的折射率，这种说法正确吗？为什么？
答案 不正确．空气可以作为真空处理，根据折射率的定义可知光从空气射入水发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做水的折射率.一、对折射率的理解【例1】 (多选)关于折射率，下列说法正确的是( )解析 介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，故选项A、B均错；由于真空中的光速是个定值，故n与v成反比是正确的，选项C正确；由于v＝λf，当f一定时，v与λ成正比，又n与v成反比，故n与λ也成反比，选项D正确．
答案 CD
借题发挥 折射率n反映了介质的光学性质，它的大小只由介质本身和入射光的频率决定，与入射角和折射角的大小无关，切不可认为n与入射角的正弦成正比，与折射角的正弦成反比．【例2】 (多选)两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了如图1所示的折射现象(α>β)．下列结论中正确的是( )
A．在水中的传播速度，光束a比光束b大
B．在水中的传播速度，光束a比光束b小
C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小
D．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大解决光的折射问题的基本思路：
1．根据题意画出正确的光路图．
2．利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角．二、光的折射定律的应用借题发挥 在解决光的折射问题中正确画出光路图是前提，利用几何关系确定边、角关系是关键．【例4】 Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图如图3所示．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t.课件17张PPT。第2讲 学生实验：测定玻璃的折射率[目标定位] 1.通过实验了解平行玻璃砖的光学性质.2.会用“插针法”测定玻璃的折射率．一、实验器材
两对面______的玻璃砖一块、______________、白纸一张、直尺一把或三角板一个、量角器一个．平行 大头针四枚 二、实验原理
如图1所示，当光线AB以一定入射角i穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AB对应的出射光线CD，从而画出折射光线BC，量出折射角r，再根据n＝______算出玻璃的折射率．1．如图1所示，将白纸用图钉钉在平木板上．
2．在白纸上画出一条直线EE′作为两种介质的分界面，过EE′上的一点B画出界面的法线NN′，并画一条线段AB作为入射光线．
3．把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟EE′对齐，画出玻璃砖的另一边FF′.一、实验步骤4．在直线AB上竖直插上两枚大头针G1、G2，透过玻璃砖观察大头针G1、G2的像，调整视线方向直到G2的像挡住G1的像．再在观察者一侧竖直插上两枚大头针G3、G4，使G3挡住G1、G2的像，G4挡住G3本身及G1、G2的像，记下G3、G4的位置．
5．移去大头针和玻璃砖，过G3、G4所在处作直线CD与FF′交于C，直线CD就代表了沿AB方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向．【例1】 在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作，插好了4枚大头针P1、P2和P3、P4，如图3所示．
(1)在坐标纸上画出完整的光路图，并标出入射角i和折射角r；
(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________(保留两位有效数字)．答案 (1)如图所示 (2)1.4针对训练 某同学由于没有量角器，他在完成了光路图后，以O点为圆心，10 cm为半径画圆，分别交线段OA于A点，交线段OO′的延长线于C点，过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点，过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点，如图4所示．用刻度尺量得OB＝8 cm，CD＝4 cm，由此可得出玻璃的折射率n＝________.1．实验中，玻璃砖在白纸上位置不可移动．
2．不能用手触摸玻璃砖光洁面，更不能把玻璃砖当尺子用．
3．大头针应竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应适当大些，以减小确定光路方向时造成的误差．
4．实验中入射角不宜过小，否则会使测量误差大，也不宜过大．
5．本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖，而是采用三棱镜、半圆形玻璃砖等，那么只是出射光线和入射光线不平行，同样能测出折射率．二、实验注意事项【例2】 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图5①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图，则：甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．
乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．
丙同学测得的折射率与真实值相比_________．
解析 用图①测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大了，所以折射角增大，折射率减小；用图②测定折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图③测定折射率时，无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可大、可小、可不变．
答案 偏小 不变 可能偏大、也可能偏小、还可能不变课件16张PPT。第3讲 光的全反射[目标定位] 1.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念.2.理解全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现象.3.了解光导纤维的工作原理和光导纤维在生产、生活中的应用．一、全反射现象
1．光密介质和光疏介质
(1)对于两种介质来说，光在其中传播的速度较小的介质，即折射率______的介质叫______介质；光在其中传播的速度较大的介质，即折射率较小的介质叫______介质．
(2)光疏介质和光密介质是相对的．
2．全反射：光从______介质射到______介质的界面时，全部被反射回原介质的现象．较大 光密 光疏 光密 光疏 二、全反射条件
1．全反射的条件
(1)光需从______介质射至______介质的界面上．
(2)入射角必须等于或______临界角．
2．临界角
(1)定义：光从某种介质射向真空或空气时使折射角变为90°时的__________，称作这种介质的临界角．
(2)临界角C与折射率n的关系：sin C＝______.光密 光疏 大于 入射角 想一想 当光从水中射入玻璃的交界面时，只要入射角足够大就会发生全反射，这种说法正确吗？为什么？
答案 不正确．要发生全反射必须光从光密介质射入光疏介质．而水相对玻璃是光疏介质，所以不管入射角多大都不可能发生全反射．三、全反射的应用——光导纤维
1．光纤的工作原理：由于有机玻璃的折射率______空气的折射率，当光从有机玻璃棒的一端射入时，可以沿着有机玻璃棒的表面发生多次__________，从另一端射出．
2．光导纤维的构造：由两种折射率不同的玻璃制成，分内、外两层，内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率_____．当光从一端进入光纤时，将会在两层玻璃的界面上发生__________．
3．光纤通讯的优点是容量______，衰减______，抗干扰能力强、传播速率高.大于 全反射大全反射 大小1．对光疏介质和光密介质的理解
(1)光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对的意义．
(2)光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中传播速度小．
(3)光若从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角；反之，光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角．
(4)光疏和光密是从介质的光学特性来说的，并不是它的密度大小．一、对全反射的理解【例1】 关于全反射，下列叙述中正确的是( )
A．发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱
B．光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象
C．光从光密介质射向光疏介质时，可能不发生全反射现象
D．光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射现象
解析 发生全反射时折射光线的能量为零，折射光线消失，所以选项A错误；发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角，二者缺一不可，所以选项B、D错误，选项C正确．
答案 C针对训练 已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是( )
A．从水晶射入玻璃
B．从水射入二硫化碳
C．从玻璃射入水中
D．从水射入水晶
解析 根据发生全反射的条件，必须满足从光密介质射向光疏介质，故选项C正确．
答案 C1．原理：内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射．
2．优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强、传播速率高等．
3．应用：光纤通信；医学上的内窥镜．二、光导纤维【例2】 光导纤维的结构如图1所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播，以下关于光导纤维的说法正确的是( )
A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射
B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射C．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射
D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用
解析 光导纤维的内芯折射率大于外套的折射率，光在由内芯射向外套时，在其界面处发生全反射，从而使光在内芯中传播，A对．
答案 A三、全反射的定量计算【例3】 如图2所示为一圆柱中空玻璃管，管内径为R1，外径为R2，R2＝2R1.一束光线在圆柱横截面内射向玻璃管，为保证在内壁处光不会进入中空部分，问入射角i应满足什么条件？
