高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册全反射试讲课课件ppt

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1.光的色散(1)现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带。
(2)成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大,紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象。
1、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(　　)
2、(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∶4D．若使入射角增大，则出射光线a先消失
平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制
3．如图所示，一束含有两种频率的复色光斜射向一块厚玻璃砖，玻璃砖的另一面涂有水银，光线经折射、反射、再折射后从玻璃砖入射面一侧射出，分成了两束单色光a和b，则下列说法正确的是（　　）A．a、b两束出射光不会是平行的B．该玻璃砖对a光折射率小于对b光折射率C．a光频率大于b光频率D．从该玻璃砖射向空气，a光临界角小于b光临界角
4．如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为三束单色光。如果b光是蓝光，则以说法正确的是（　　）A．a光可能是紫光B．c光可能是红光C．a光的频率小于c光的频率D．c光的波长大于b光的波长
5、单色细光束射到折射率n＝ 的透明球面，光束在过球心的平面内，入射角i＝45°，研究经折射进入球内后，又经内表面反射一次，再经球面折射后射出的光线，如图11所示(图上已画出入射光和出射光).(1)在图上大致画出光线在球内的路径和方向.(2)求入射光与出射光之间的夹角α.
解析（1）光线从入射到出射的光路如图所示，入射光线AB经玻璃折射后，折射光线为BC，又经球内壁反射后，反射光线为CD，再经折射后，折射出的光线为DE.OB、OD为球的半径，即为法线.
α＝4r－2i，把r＝30°，i＝45°代入得：α＝30°.
1.求解光的折射、全反射问题的四点提醒:(1)光密介质和光疏介质是相对而言的。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)在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律，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。
6、老师上课喜欢用红色激光笔，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°。(1)求半球形介质的折射率；(2)若取用半球形介质制成环状介质砖，如图乙所示，内径为R、外径为R′＝R的环状介质砖的圆心为O，一束平行于水平轴O′O的光线由A点进入介质砖，到达B点(图中未标出)刚好发生全反射，求A点处光线的入射角和折射角。
7、如图，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO′表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线).已知玻璃的折射率为1.5.现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线).求：(1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；(2)距光轴 的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离.
解析(1)如图甲，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角ic时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l.i＝ic①设n是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有nsin ic＝1②由几何关系有
联立①②③式并利用题给条件，得
解析(2)如图乙，设与光轴相距 的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1，由折射定律有nsin i1＝sin r1 ⑤
设折射光线与光轴的交点为C，在△OBC中，由正弦定理有
由几何关系有∠C＝r1－i1⑥
8、如图所示为一透明介质，横截面为直角三角形ABC，一细束单色光PD从AC边上中点D射入介质，经AC折射后的光线照到BC边的中点时恰好发生全反射。若AC＝L，∠B＝θ＝30°，光在真空中传播的速度大小为c，求：(1)画出光线从AC边进入到从AB边射出的光路图；(2)介质对该单色光的折射率多大；(3)单色光从D点开始到第一次离开介质时所用的时间多长。
2.解决全反射问题的一般方法(1)确定光是从光密介质进入光疏介质。
(3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射。(4)如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图。(5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算、解决问题
9、如图，一玻璃工件的上半部是半径为r的半球体O点为球心；下半部是半径为r、高为2r的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6r。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)。求该玻璃的折射率。
解析:如图,根据光路的对称性和光路可逆性,与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行。这样,从半球面射入的折射光线,将从圆柱体底面中心C点反射。设光线在半球面的入射角为i,折射角为r。由折射定律有sin i=nsin r ①由正弦定理有
由几何关系,入射点的法线与OC的夹角为i。由题设条件和几何关系有
式中l是入射光线与OC的距离。由②③式和题给数据得