2017届高三物理一轮复习课件：专题十五 光学幻灯片.ppt

知识清单 方法一　全反射和临界角及光的折射应用 1.当光由光密介质射入光疏介质时: (1)若入射角iC,则不发生全反射,既有反射又有折射现象。 (2)若入射角i≥C,则发生全反射现象。 注意????光疏介质与光密介质 ①光疏介质与光密介质是相对而言的。只有对给定的两种介质才能谈光疏介质与光密介质。没有绝对的光疏或光密介质。 ②光疏介质与光密介质的界定是以折射率为依据的,与介质的其他属性(如密度等)无关。 ③当光从光疏介质进入光密介质时,折射角小于入射角;当光从光密介质进入光疏介质时,折射角大于入射角。 2.光由介质射向真空或空气时,临界角的计算:sin C=?。 突破方法 例1????(2014北京理综,20,6分)以往,已知材料的折射率都为正值(n0)。现已有针对某些电磁波 设计制作的人工材料,其折射率可以为负值(n0),称为负折射率材料。位于空气中的这类材料,入射角i与折射角r依然满足?=n,但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负 值)。现空气中有一上下表面平行的负折射率材料,一束电磁波从其上表面射入,下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率n=-1,正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是?(??　) ? 解析　折射线与入射线应位于法线的同一侧,故选项A、D错误。因为材料折射率n=-1,在电磁波由空气进入介质时,sin α=-sin(-β),得α=β,则C项错。故正确选项为B。 答案????B 1-1????[2012山东理综,37(2)]如图所示,一玻璃球体的半径为R,O为球心,AB为直径。来自B点的光 线BM在M点射出,出射光线平行于AB,另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知∠ABM=30°,求 ? ①玻璃的折射率。 ②球心O到BN的距离。 答案　①?　②?R 解析　①设光线BM在M点的入射角为i,折射角为r,由几何知识可知,i=30°,r=60°,根据折射定律得 n=? 代入数据得 n=? ②光线BN恰好在N点发生全反射,则∠BNO为临界角C sin C=? 设球心到BN的距离为d,由几何知识可知 d=R sin C 解得d=?R 方法二　棱镜和光的色散 1.棱镜 (1)定义:各平面相交的透明体叫做棱镜。通常把横截面为三角形的棱镜叫做三棱镜。 (2)作用:①改变光的传播方向;②分光。 2.通过棱镜的光线 (1)棱镜对光线的偏折规律如图所示 ? ①通过棱镜的光线要向棱镜底边方向偏折; ②棱镜改变光的传播方向,但不改变光束的性质。 a.平行光束通过棱镜后仍为平行光束; b.发散光束通过棱镜后仍为发散光束; c.会聚光束通过棱镜后仍为会聚光束。 ③出射光线和入射光线之间的夹角称为偏向角(如图中θ)。 (2)棱镜成像(如图) ? 隔着棱镜看物体的像是正立的虚像,像的位置向棱镜顶角方向偏移。 3.全反射棱镜 (1)定义:横截面为等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。 (2)全反射棱镜对光路的控制如图所示: ? (3)全反射棱镜的优点: 全反射棱镜和平面镜在改变光路方面,效果是相同的,相比之下,全反射棱镜成像更清晰,光能损失更少。 4.光的色散 把复色光分解为单色光的现象叫做光的色散。 白光通过棱镜后,被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色(如图)。 ? 例2　一束白光从顶角为θ的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后,在屏P上可得到彩色光带,如图所示,在入射角i 逐渐减小到零的过程中,假如屏上的彩色光带先后全部消失,则?(　　 ) ? A.红光最先消失,紫光最后消失 B.紫光最先消失,红光最后消失 C.紫光最先消失,黄光最后消失 D.红光最先消失,黄光最后消失 解题思路　白光通过三棱镜以后,所有的光均偏离顶角,偏向底边,且紫光的偏角最大,所以随着i的减小,紫光最先消失,红光最后消失。 解析　白光从AB面射入玻璃后,由于紫光偏折大,从而到达另一侧面AC时的入射角较大,且因紫光折射率大,sin C=1/n,因而其全反射的临界角最小,故随着入射角i 的减小,进入玻璃后的各色光中紫光首先发生全反射不从AC面射出,后依次是靛、蓝、绿、黄、橙、红,逐渐发生全反射而不从AC面射出。 答案????B 2-1????(2015安徽理综,18,6分)如图所示,一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上,经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气。当出射角i和入射角i相等时,出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ。已知棱镜顶角为α,则计算棱镜对该色光的折射率表达式为?(　　) ? A.?　????B.? C.?　????D.? 答案????A 解析　由图可知,当出射角与入射角相等时,AB面上的折射角与AC面上的入射角相等,设为r, ? 由几何关系可知α+β=180°,2r+β=180°,得α=2r,而θ=2(i-r