:光的折射和全反射:光的折射和全反射1問題一問題二當堂檢測利用全反射的條件測量玻璃的折射率情境探究在測定玻璃折射率實驗中,若用半圓形玻璃磚替代平行玻璃磚,能否采用“插針法”確定入射光線和出射光線,根據(jù)折射定律進一步測出折射率?能否利用全反射的條件測出折射率?要點提示:能

能

問題一問題二當堂檢測利用全反射的條件測量玻璃的折射率要點提示2問題一問題二當堂檢測典例剖析例題1某同學用大頭針、三角板、量角器等器材測半圓形玻璃磚的折射率。開始玻璃磚的位置如圖中實線所示,使大頭針P1、P2與圓心O在同一直線上,該直線垂直于玻璃磚的直徑邊,然后使玻璃磚繞圓心O緩慢轉(zhuǎn)動,同時在玻璃磚的直徑邊一側觀察P1、P2的像,且P2的像擋住P1的像。如此觀察,當玻璃磚轉(zhuǎn)到圖中虛線位置時,上述現(xiàn)象恰好消失。此時只需測量出

,即可計算出玻璃磚的折射率。請用你的測量量表示出折射率n=

。

問題一問題二當堂檢測典例剖析同時在玻璃磚的直徑邊一側觀察P13問題一問題二當堂檢測解析:玻璃磚轉(zhuǎn)動時,射在其直徑所在平面內(nèi)的光線的入射角增大,當增大到等于臨界角θ時,發(fā)生全反射現(xiàn)象。因sin

θ

=,可見只要測出臨界角即可求得折射率n,而θ和玻璃磚直徑繞O點轉(zhuǎn)過的角度相等,因此只要測出玻璃磚直徑邊繞O點轉(zhuǎn)過的角度即可。答案:玻璃磚直徑邊繞O點轉(zhuǎn)過的角度θ技巧點撥

利用n=可計算玻璃折射率,此題中利用全反射臨界角求折射率可看成入射角θ1=90°的情況。問題一問題二當堂檢測解析:玻璃磚轉(zhuǎn)動時,射在其直徑所在平面內(nèi)4問題一問題二當堂檢測變式訓練1小明同學設計了一個用刻度尺測半圓形玻璃折射率的實驗如圖所示,他進行的主要步驟是A.用刻度尺測玻璃磚的直徑AB的大小d。C.將玻璃磚放回白紙的原處,長直尺MN緊靠A點并與直徑AB垂直放置。D.調(diào)節(jié)激光器,使PO光線從玻璃磚圓弧面沿半徑方向射向圓心O,并使長直尺MN的左、右兩端均出現(xiàn)亮點,記下左側亮點到A點的距離x1,右側亮點到A點的距離x2。B.先把白紙固定在木板上,將玻璃磚水平放置在白紙上,用筆描出玻璃磚的邊界,將玻璃磚移走,標出玻璃磚的圓心O、直徑AB、AB的法線OC。問題一問題二當堂檢測變式訓練1小明同學設計了一個用刻度尺測半5問題一問題二當堂檢測(1)小明利用實驗數(shù)據(jù)計算玻璃折射率的表達式為n=

。

(2)關于上述實驗,以下說法正確的是

。

A.在∠BOC的范圍內(nèi),改變?nèi)肷涔釶O的入射角,直尺MN上可能只出現(xiàn)一個亮點B.左側亮點到A點的距離x1一定小于右側亮點到A點的距離x2C.左側亮點到A點的距離x1一定大于右側亮點到A點的距離x2D.要使左側亮點到A點的距離x1增大,應減小入射角問題一問題二當堂檢測(1)小明利用實驗數(shù)據(jù)計算玻璃折射率的表6問題一問題二當堂檢測解析:(1)畫出光路圖如圖所示,折射光線交于MN上的E點,反射光線交于MN上的F點。光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時,折射率等于折射角的正弦與反射角的正弦之比,問題一問題二當堂檢測解析:(1)畫出光路圖如圖所示,折射光線7問題一問題二當堂檢測(2)當入射角大于或等于臨界角時,發(fā)生全反射,則只有反射光線照射到MN上,所以MN上可能只出現(xiàn)一個亮點,故A項正確;由上圖知,θ角大于α角,所以左側亮點到A點的距離總是比右側亮點到A點的距離小,故B項正確,C項錯誤;要想左側亮點到A點的距離增大,必須減小折射角,由折射率公式可知,要減小折射角,必須減小入射角,故D項正確。問題一問題二當堂檢測(2)當入射角大于或等于臨界角時,發(fā)生全8問題一問題二當堂檢測與折射、全反射現(xiàn)象相關的臨界問題情境探究回答下面問題:光導纖維由內(nèi)芯和外套組成,哪一部分折射率大?為什么?

要點提示:光導纖維內(nèi)芯的折射率比外套大;保證光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射。問題一問題二當堂檢測與折射、全反射現(xiàn)象相關的臨界問題要點提示9問題一問題二當堂檢測知識歸納1.全反射產(chǎn)生的條件是光從光密介質(zhì)射入到光疏介質(zhì),且入射角大于或等于臨界角。光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對而言的。問題一問題二當堂檢測知識歸納10問題一問題二當堂檢測典例剖析例題2(2019全國Ⅰ)如圖,一艘帆船靜止在湖面上,帆船的豎直桅桿頂端高出水面3m。距水面4m的湖底P點發(fā)出的激光束,從水面出射后恰好照射到桅桿頂端,該出射光束與豎直方向的夾角為53°(取sin53°=0.8)。已知水的折射率為

。(1)求桅桿到P點的水平距離;(2)船向左行駛一段距離后停止,調(diào)整由P點發(fā)出的激光束方向,當其與豎直方向夾角為45°時,從水面射出后仍照射在桅桿頂端,求船行駛的距離。問題一問題二當堂檢測典例剖析11問題一問題二當堂檢測解析:(1)設光束從水面射出的點到桅桿的水平距離為x1,到P點的水平距離為x2;桅桿高度為h1,P點處水深為h2;激光束在水中與豎直方向的夾角為θ。由幾何關系有由折射定律有sin

53°=nsin

θ③設桅桿到P點的水平距離為x,則x=x1+x2④聯(lián)立①②③④式并代入題給數(shù)據(jù)得x=7

m⑤問題一問題二當堂檢測解析:(1)設光束從水面射出的點到桅桿的12問題一問題二當堂檢測(2)設激光束在水中與豎直方向的夾角為45°時,從水面出射的方向與豎直方向夾角為i',由折射定律有sin

i'=nsin

45°⑥設船向左行駛的距離為x',此時光束從水面射出的點到桅桿的水平距離為x1',到P點的水平距離為x2',則x1'+x2'=x'+x⑦聯(lián)立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入題給數(shù)據(jù)得答案:(1)7m

(2)5.5m問題一問題二當堂檢測(2)設激光束在水中與豎直方向的夾角為413問題一問題二當堂檢測規(guī)律方法

解決光的折射、全反射臨界問題的基本思路1.遵循的規(guī)律(1)光照射到兩種透明介質(zhì)的界面時會發(fā)生反射和折射現(xiàn)象,反射角與入射角的關系遵從光的反射定律。(2)折射角與入射角的關系遵從光的折射定律。(3)如果滿足光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)并且入射角不小于臨界角,則會發(fā)生全反射現(xiàn)象。2.基本思路:(1)分析光傳播的過程。光照射到兩種透明介質(zhì)的界面時會發(fā)生反射和折射現(xiàn)象,如果光是從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)要根據(jù)入射角和臨界角的關系判斷是否發(fā)生全反射。(2)畫出正確的光路圖。利用光路圖中的臨界光線,準確地判斷出恰好發(fā)生全反射或符合題意的折射光路圖是解題的關鍵。(3)運用幾何關系、三角函數(shù)關系、折射定律、反射定律等知識進行求解。問題一問題二當堂檢測規(guī)律方法解決光的折射、全反射臨界問題的14問題一問題二當堂檢測變式訓練2

右圖為光導纖維(可簡化為一長玻璃絲)的示意圖,玻璃絲長為L,折射率為n,AB代表端面。已知光在真空中的傳播速度為c。為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣?求光線在端面AB上的入射角應滿足的條件。問題一問題二當堂檢測變式訓練215問題一問題二當堂檢測解析:設光線在端面AB上C點(如圖)的入射角為i,折射角為r,由折射定律有sin

i=nsin

r①設該光線射向玻璃絲內(nèi)壁D點的入射角為α,為了使該光線可在此光導纖維中傳播,應有α≥θ②其中,θ是光在玻璃絲內(nèi)發(fā)射全反射時的臨界角,則nsin

θ=1③由幾何關系得α+r=90°④問題一問題二當堂檢測解析:設光線在端面AB上C點(如圖)的入16問題一問題二當堂檢測1.如圖所示,一個三棱鏡的截面為等腰直角三角形△ABC,∠A為直角。此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊,進入棱鏡后直接射到AC邊上,并剛好能發(fā)生全反射。該棱鏡材料的折射率為(

)答案:A

解析:如圖所示,根據(jù)折射率定義有sin

θ1=nsin

θ2,nsin

θ3=1,已知θ1=45°,θ2+θ3=90°,解得n=。《光的折射》人教版初中物理精美課件1《光的折射》人教版初中物理精美課件1問題一問題二當堂檢測1.如圖所示,一個三棱鏡的截面為等腰直角17問題一問題二當堂檢測2.如圖所示,一儲油圓桶底面直徑和高均為d,桶內(nèi)無油時,從A點恰好看到桶底邊緣上的B點,當桶內(nèi)盛油的深度等于桶高的一半時,在A點沿AB方向看去,恰好看到桶底上的C點,其中BC=d。由此可求得這種油的折射率n=

,光在油中的傳播速度v=

。

《光的折射》人教版初中物理精美課件1《光的折射》人教版初中物理精美課件1問題一問題二當堂檢測2.《光的折射》人教版初中物理精美課件118問題一問題二當堂檢測解析:桶內(nèi)無油時,B點射出的光線經(jīng)油桶邊緣到達A點;當桶內(nèi)盛油時,從C點射出的光線在油面上折射后,也沿OA方向射到A點,如圖所示。其中CO為入射光線,OA為折射光線,則由光路可逆性和折射定律

《光的折射》人教版初中物理精美課件1《光的折射》人教版初中物理精美課件1問題一問題二當堂檢測解析:桶內(nèi)無油時,B點射出的光線經(jīng)油桶邊19問題一問題二當堂檢測3.如圖所示為安全防盜門上觀察孔(俗稱“貓眼”),直徑為d。為了擴大向外觀察的范圍,在孔中嵌入折射率為n=的玻璃,玻璃由圓柱體和頂角為60°的球冠組成,貓眼的平面部分正好和安全門內(nèi)表面平齊,球冠的邊緣恰好和防盜門外表面平齊。若要讓房間里的人能看到門外全部的景象,門的厚度不能超過多少?《光的折射》人教版初中物理精美課件1《光的折射》人教版初中物理精美課件1問題一問題二當堂檢測3.如圖所示為安全防盜門上觀察孔(俗稱“20問題一問題二當堂檢測解析:若要讓房間里的人能看到門外全部的景象,應使沿平行于門的方向射向C處的光線能夠折射經(jīng)過A點。光路如圖所示。《光的折射》人教版初中物理精美課件1《光的折射》人教版初中物理精美課件1問題一問題二當堂檢測解析:若要讓房間里的人能看到門外全部的景21問題一問題二當堂檢測4.某種材料的三棱鏡截面如圖所示,∠A=90°,∠B=60°,一束垂直于BC邊的直線光束從AB邊上的某點入射,折射光線經(jīng)過三棱鏡BC邊反射后,從AC邊垂直射出,已知真空中的光速c=3×108m/s。求:(1)三棱鏡的折射率;(2)光在棱鏡中傳播的速度;(3)要使光線在BC邊上發(fā)生全反