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(共46張PPT)
第3講　光的折射和全反射
正比
可逆
入射角　
折射角　
光學
頻率
大于
二、全反射
1.條件：①光從　　　　介質射入　　　　介質.
②入射角　　　　臨界角.
2.現象：折射光完全消失，只剩下反射光.
3.臨界角：折射角為90°時的入射角，用C表示，sin C=　　　　.
光密
光疏
≥

三、光的色散、棱鏡
1.光的色散.
（1）色散現象：白光通過三棱鏡會形成由紅
到紫七種色光組成的彩色光譜.
（2）成因：透明物質對于波長λ不同的光的折射率n不一樣，λ越小，傳播速度越小，n越大，偏折越厲害.
2.三棱鏡對光線的作用.
改變光的傳播方向，使復色光發生色散.
C
2.［光的全反射］（多選）光從介質a射向介質b，如果要在a、b介質的分界面上發生全反射，那么必須滿足的條件是 （　　）
A.a是光密介質，b是光疏介質
B.光在介質a中的速度必須大于在介質b中的速度
C.光的入射角必須大于或等于臨界角
D.必須是單色光
AC
3.［光的折射］（多選）如圖所示，兩束不同頻率的平行單色光a、b從水射入空氣 （空氣折射率為1）發生如圖所示的折射現象（α<β），下列說法正確的是 （　　）
A.隨著a、b入射角度的逐漸增加，a先發生全反射
B.水對a的折射率比水對b的折射率小
C.兩束光在水中的傳播速度va>vb
D.兩束光在空氣中的傳播速度va>vb
BC
1.（2023年江蘇卷）地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，太陽光斜射向地面的過程中會發生彎曲.下列光路圖中能描述該現象的是 （　　）
A
【解析】根據折射定律n上sin θ上=n下sin θ下，由于地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，則n下>n上，則θ下逐漸減小，則從高到低θ下逐漸減小，則光線應逐漸趨于豎直方向，A正確.
2.（2023年浙江卷）如圖所示為一斜邊鍍銀的等腰直角棱鏡的截面圖.一細黃光束從直角邊AB以角度θ入射，依次經AC和BC兩次反射，從直角邊AC出射.出射光線相對于入射光線偏轉了α角，則α （　　）
A.等于90°　　
B.大于90°　　
C.小于90°　　
D.與棱鏡的折射率有關
A
例2　（2022年廣東卷）一個水平放置的圓柱形罐體內裝了一半的透明液體，液體上方是空氣，其截面如圖所示.一激光器從罐體底部P點沿著罐體的內壁向上移動，它所發出的光束始終指向圓心O點.當光束與豎直方向成45°角時，恰好觀察不到從液體表面射向空氣的折射光束.已知光在空氣中的傳播速度為c，求液體的折射率n和激光在液體中的傳播速度v.
1.（2024年廣東卷）如圖所示，紅、綠兩束單色光同時從空氣中沿同一路徑以θ角從MN面射入某長方體透明均勻介質，折射光束在NP面發生全反射，反射光射向PQ面.若θ逐漸增大，兩束光在NP面上的全反射現象會先后消失.已知在該介質中紅光的折射率小于綠光的折射率.下列說法正確的是 （　　）
A.在PQ面上，紅光比綠光更靠近P點
B.θ逐漸增大時，紅光的全反射現象先消失
C.θ逐漸增大時，入射光可能在MN面發生全反射
D.θ逐漸減小時，兩束光在MN面折射的折射角逐漸增大
B
2.（2024年梅州期末）光導纖維又稱光纖，是傳光的細圓玻璃絲，圖1是光纖導光后的效果.現讓由甲、乙兩種單色光組成的復合光，從一根直的光纖端面以45°入射角射入，第一次折射后光路如圖2所示，兩束單色光均在側面發生全反射，下列說法正確的是 （　　）
A.乙光在光纖中全反射臨界角比甲光大
B.乙光在光纖中傳播速度比甲光大
C.乙光在光纖中傳播時間比甲光長
D.兩種光在空氣中傳播遇到相同小
孔時，乙光更容易衍射
C
3.（2024年湛江一模）一種“光開關”的“核心區”構造如圖中虛框區域所示，其中1、2是兩個完全相同且截面邊長均為d的等腰直角三角形的棱鏡，直角邊與虛框平行，兩斜面平行且略拉開一小段距離，在兩棱鏡之間可充入不同介質以實現“開關”功能.若一細束單色光a從1的左側面上D點垂直于棱鏡表面AC射入，若能通過2，則為“開”，否則為“關”.已知棱鏡對單色光a的折射率為1.5，D與底面BC間的距離為0.6d，單色光a在真空中的傳播速度為c.在兩棱鏡之間不充入介質的情況下：
（1）請通過推導說明是否能實現“開”功能；
（2）求單色光a在棱鏡中傳播的時間t.
考點3　光路控制和光的色散現象　［基礎考點］
1.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體（球）對光路的控制
器材 平行玻璃磚 三棱鏡 圓柱體（球）
結構 玻璃磚上下表面是平行的 橫截面為三角形的三棱鏡 橫截面是圓
對光線
的作用
通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發生側移

通過三棱鏡的光線經兩次折射后，出射光線向棱鏡底面偏折

圓界面的法線是過圓心的直線，光線經過兩次折射后向圓心偏折
器材 平行玻璃磚 三棱鏡 圓柱體（球）
應用
測定玻璃的折射率
全反射棱鏡，改變光的傳播方向
改變光的傳播方向
顏色 紅橙黃綠青藍紫
頻率ν 低→高
同一介質中的折射率 小→大
同一介質中的速度 大→小
同一介質中的波長 大→小
通過同一棱鏡的偏折角 小→大
同一介質中的臨界角 大→小
同一裝置的雙縫干涉條紋間距 大→小
2.各種色光的比較分析
1.（2023年全國甲卷）（多選）等腰三角形△abc為一棱鏡的橫截面，ab=ac；一平行于bc邊的細光束從ab邊射入棱鏡，在bc邊反射后從ac邊射出，出射光分成了不同顏色的兩束，甲光的出射點在乙光的下方，如圖所示.不考慮多次反射.下列說法正確的是 （　　）
A.甲光的波長比乙光的長
B.甲光的頻率比乙光的高
C.在棱鏡中的傳播速度，甲光比乙光的大
D.該棱鏡對甲光的折射率大于對乙光的折射率
E.在棱鏡內bc邊反射時的入射角，甲光比乙光的大
ACE
2.如圖，某單色光從折射率為n=1.5、厚度為d=10.0 cm的玻璃板上表面射入.已知真空中的光速為3.0×108 m/s，則該單色光在玻璃板內傳播的速度為　　　　m/s；對于所有可能的入射角，該單色光通過玻璃板所用時間t的取值范圍是　　　　s≤t<　　　 　s（不考慮反射）.
2×108
5×10-10
知識鞏固練
1.莊子與惠子游于濠梁之上.莊子曰：“鯈魚出游從容，是魚之樂也.”人在橋上觀魚 （　　）
A.人能看到魚，魚不能看到人
B.人看到的魚是經反射所成的像
C.魚看到的人的位置比人的實際位置低
D.人看到的魚的位置比魚的實際位置高
（本欄目對應學生用書P436）
D
【解析】魚在水中，魚作為等效光源，是從光密介質進入光疏介質，能夠發生全反射，因此，人可能看不到魚，而人在空氣中，人作為等效光源，是從光疏介質進入光密介質，不能夠發生全反射，因此，魚能看到人，因此魚能看到人，人不能看到魚，A錯誤；人看到的魚是經光的折射所成的像，B錯誤；人在空氣中，人作為等效光源，入射角大于折射角，魚沿折射光線的反向延長線看去，魚看到的人的位置比人的實際位置高，C錯誤，D正確.
A
3.（2024年廣州天河區模擬）如圖所示，截面為矩形的玻璃磚ABCD，一束單色光從AB邊以入射角θ射入玻璃磚，光線恰好在AD邊上發生全反射.已知光在真空的傳播速度大小為3.0×108 m/s，玻璃的折射率n=1.2.
（1）簡要說明光束射入到玻璃磚后波長如何變化；
（2）求光在玻璃中的傳播速度；（結果保留兩位有效數字）
（3）求入射角θ的正弦值.（結果可帶根號）
綜合提升練
4.如圖，一個半徑為R的玻璃球，O點為球心.球面內側單色點光源S發出的一束光在A點射出，出射光線AB與球直徑SC平行，θ=30°.光在真空中的傳播速度為c.求：
（1）玻璃的折射率；
解：（1）根據題意將光路圖補充完整，如下圖所示.
（2）從S發出的光線經多次全反射回到S點的最短時間.

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