第四章 微专题5　光的折射与全反射(课件+学案)

微专题5　光的折射与全反射 [定位·学习目标]　1.进一步熟练掌握光的反射定律、折射定律和全反射的规律。2.熟练运用几何关系找出边、角关系,并根据反射定律、折射定律解答有关问题。 要点一　对折射定律和折射率的理解及应用 要点归纳 对折射率的理解 (1)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领,也反映了光在介质中传播速度的大小, 即v=。 (2)折射率的大小不仅与介质本身有关,还与光的频率有关。同一种介质中,频率越大的色光折射率越大,传播速度越小。 (3)同一种色光,在不同介质中虽然波速、波长不同,但频率相同。 典例研习 [例1] (对折射率的理解)一束复色光从空气射入上下表面平行的玻璃砖后分成a、b两束单色光,光路如图所示。关于玻璃砖内的a、b两束光,下列说法正确的是(　　) [A]a光的频率比b光的频率高 [B]a光在玻璃砖下表面可能发生全反射 [C]a光的传播速度比b光的传播速度大 [D]a、b两束光穿出玻璃砖下表面后的方向可能不平行 【答案】 C 【解析】 光从空气进入介质,a、b两束光入射角相等,b光折射角更小,根据折射率n=,可知玻璃对b光折射率较大,则b光频率更高,故A错误;因为玻璃砖上下表面平行,光线在玻璃砖下表面第二次折射时的入射角等于在上表面第一次折射时的折射角,根据光路可逆性可知,a、b两束光在玻璃砖下表面均不会发生全反射,并且第二次折射的出射光线与第一次折射时的入射光线平行,所以从玻璃砖下表面射出的两束光仍然平行,故B、D错误;根据公式v=可知,折射率越大传播速度越小,故在玻璃砖内a光的传播速度比b光的传播速度大,故C正确。 [例2] (折射定律的应用)(2024·吉林白山模拟)如图所示,横截面为半圆的玻璃砖放置在平面镜上,直径AB与平面镜垂直。一束激光a射向半圆柱体的圆心O,激光与AB的夹角为60°,已知玻璃砖的半径为12 cm,平面镜上的两个光斑之间的距离为16 cm,则玻璃砖的折射率为(　　) [A] [B] [C]2 [D] 【答案】 B 【解析】光路如图所示,由题意可得,激光在AB面上发生折射时的入射角α=30°,在直角△OBD中,根据数学知识知BD=OBtan 60°=12 cm,根据题意 BC=CD-BD=(16-12) cm=4 cm,设半圆玻璃砖的折射率为n,AB界面的折射角为β,则tan β===, 解得β=60°,根据折射定律,折射率n===,故选B。 要点二　光的折射和全反射规律的综合应用 要点归纳 光的折射和全反射问题的解题要点 两个技巧 四点注意 (1)解答全反射类问题时,要抓住发生全反射的两个条件: ①光必须从光密介质射入光疏介质; ②入射角大于或等于临界角。 (2)利用好光路图中的临界光线,准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键,且在作光路图时尽量与实际相符 (1)明确哪种是光密介质、哪种是光疏介质。同一种介质,相对于其他不同的介质,可能是光密介质,也可能是光疏介质。 (2)如果光线从光疏介质进入光密介质,则无论入射角多大,都不会发生全反射现象。 (3)在光的反射、折射和全反射现象中,光路均是可逆的。 (4)当光射到两种介质的界面上时,往往同时发生光的折射和反射现象,但在全反射现象中,只发生反射,不发生折射 典例研习 [例3] (光的折射和全反射)节日的夜晚,在某风景区一个平静的湖面上,工人把一个可视为点光源的景观灯S安装在水面下深为H处,水对该光源发出的单色光的折射率为n。(在θ角很小时,近似认为tan θ=sin θ) (1)如图在点光源正上方观察时,看到点光源的视深为多大 (2)求夜晚在水面正上方能看到水面被单色光照亮的最大面积。 【答案】 (1)　(2) 【解析】 (1)在点光源正上方观察时,α、β都比较小,如图甲所示, 由折射定律得n=, 由几何关系得∠AS′B=β,∠ASB=α, 又θ角很小时,近似认为tan θ=sin θ, 故n===,即h=。 (2)如图乙所示, 光在水面发生全反射时有sin C=, 最大圆半径r=Htan C, 最大面积S=。 [例4] (全反射的实际应用)(202 ... ...