专题《光的折射、全反射、棱镜》教学设计

专题《光的折射、全反射、棱镜》教学设计 马延辉 [考点 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ] 一、本专题考点  光的折射、折射定律、折射率、全反射和 临界角是Ⅰ类要求，棱镜、光的色散是Ⅱ类要求。 二、理解和掌握内容 1． 光的折射 （1）定义：光线从一种介质进入另一种介质，传播方向发生改变的现象，叫做光的折射现象。 （2）折射定律：折射光线跟入射光线和法线在同一平面上，并且分别位于法线两侧，入射角i的正弦跟折射角r的正弦成正比，即 。 （3）折射率：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦跟折射角r的正弦之比，叫做这种介质的折射率，即 。 （4）发生光的折射现象时，光路可逆。如光从介质射向真空（或空气）， 2.全反射 （1）全反射 （2）产生条件：①光线由光密介质射向光疏介质；②入射角i大于（或等于）临界角C （3）临界角:折射角等于90°时的入射角叫做临界角。临界角C（对真空）的计算：当光线由某种折射率为n的介质射入真空(或空气)时， 。 3.棱镜 （1）光线通过棱镜后向着棱镜的底面偏折。 （2）物体发出的光线经棱镜折射后可以成虚像。 （3）光的色散①白光通过三棱镜后会发生色散，出射光束变为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光的光束。②色散形成的原因：同一介质对不同频率的入射光，折射率n不同，入射光频率越高，介质的折射率就越大，当各种色光以相同的入射角射入时，偏折程度不同而使不同色光分开形成色散。 4．难点释疑（1）入射角、反射角和折射角是相对应的光线与法线所成的角，所以一定要找好法线。折射角往往出错，尤其是在光线旋转或界面变化时更应该加倍小心。 （2）在同一介质中频率越高的光折射率越大，平时我们说的某介质的折射率是指对波长为5893?的黄光而言的，切不可误认为是对各种色光折射率的平均值。 （3）光从真空进入介质时，频率不变，速率变小，波长变短。由 ( 分别 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示光在真空和介质中的波长)可知：在同一介质中，频率越高的光的速率越小，波长越短。 （4）折射率的大小与介质和光的频率有关，跟入射角大小无关，通常跟介质的密度无关（大气除外）。 （5）一束光射到介质分界面上，入射角等于0°时，折射角等于0°，虽然光的传播方向不变，但传播速度发生了改变。 （6）某种介质是光密介质还是光疏介质是相对而言的，例如水对空气来说是光密介质，但水对玻璃来说则是光疏介质。 [例题精析] 例1  单色细光束射到折射率 的透明球表面，光束在过球心的平面内，入射角 ，研究经折射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16-14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； （3）如果入射的是一束白光，透明球的色散情况与玻璃相仿，问哪种颜色光的α角最大，哪种颜色光的α角最小？ 解析： （l）利用反射光线和入射光线的对称性作出球内的光路图如16-15所示。 （2）光线在A点发生折射，符合折射定律：由 得 ∴ . 由几何关系及对称性有 ， ，把 ， 代人得 （3）由折射定律得sinr=sini/n可知，n越小，sinr越大，r越大则 角越大。 ∴红光α最大，紫光α最小。 思考拓宽：（1）光束射到透明球的表面发生折射，符合折射定律，在第二次到达球表面时发生全反射，符合反射定律，第三次到达球表面时发生折射，射出球面，符合折射定律，作出光路图后，即可分析计算。 （2）注意球面上某点的法线就是这一点与球心的连线。 例2在折射率为n、厚度为d的 玻璃平板上方的空气中有一点光源S，从S发出的光线SA以角度θ入射到玻璃板上表面，经过玻璃板后从下表面射出，如图16-17所示。若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃板中的传播时间相等，点光源S到玻璃上表面的垂直距离 应是多少? 解析： 设光线在玻璃中的折射角为r，则光线从S到玻璃板上表面的传播距离 ；光线从S到玻璃板上表面的传播时间 ，其中c表示空气中的光速。 光线在玻璃板中的传播距离 ；光线在玻璃板中的传播速度 光线在玻璃板中的传播 ；据题意有 由折射定律   ，应用三角知识解得 [能力提升] Ⅰ知识与技能 1.如图16-19所示，两束单色光a、b自空气射向玻璃，经折射形成复合光束 ，则下列说法正确的是： A.a光光子的能量比b光光子能量大 B.在空气中，a光的波长比b光波长短 C.在玻璃中，a光的光速小b 光的光速 D.玻璃对a光的临界角大于对b光的临界角 2.光导纤维是利用光的全反射规律来传输光信号的。如图16-20所示，一光导纤维内芯折射率为n1，外层折射率为n2，一束光信号与界面夹角为α由内芯射向外层,要在界面发生全反射必须满足的条件是 A.n1＞n２，α大于某一值 Ｂ.n1＜n２，α大于某一值 Ｃ.n1＞n２，α小于某一值 Ｄ.n1＜n２，α小于某一值 3.如图16－21中，abc为一全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如图所示，一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射。若光线入射点O的位置保持不变，改变光线的入射方向（不考虑自bc面反射的光线） A.使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab 面，则红光将首先射出 B.使入射光按图中顺时针方向逐渐偏转，则紫光将首先从ab面射出 C.使入射光按图中逆时针方向逐渐偏转，则红光将首先从ab面射出 D.使入射光按图中所示逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先从ab面射出 4.如图16-22所示，有一块玻璃转， 其表面与侧面垂直，有入射光线从AB表面以α角射入从BC侧面射出，出射光线跟法线夹角为β，则玻璃的折射率n的值为 A. B. C. D. [拓展研究] 1．研究全反射棱镜对光路的控制作用。 截面是等腰直角三角形的棱镜（通常是玻璃做成的）又叫全反射棱镜。它的特殊作用一般有下列几种情况： 2．光导纤维 ⑴在医学上用光导纤维做光导管，做成内视镜，检查人体内脏器官是否有病变。 例如右图所示,横截面为矩形的粗细均匀的玻璃棒被弯成半圆形状,其内半径为R,玻璃棒水平端面宽度为d.如果一束平行光垂直于水平端面A射入,并使之全部从玻璃棒水平端面B射出,玻璃的折射率n=1.5,求R与d的最小比值是多少?（ ） ⑵“信息高速公路”是现代国家信息基础设备一个形象化的比喻，它所描述的基础设施就是以最新的数字化光纤传输，智能化计算机处理和多媒体终端服务等多技术装备的，地区、国家或国际规模的多用户、大容量和高速度的交互式综合信息网络系统。 [效果验收] 1．如图16-32所示，一个小球（体积很小）紧靠点光源S的左侧水平抛出，恰好落在墙角A处。则在小球运动的过程中，竖直墙壁上球影的运动情况是 A.匀速直线运动                B.匀加速直线运动                C.加速度逐渐增大的直线运动.      D.加速度逐渐减小的直线运动. 2．当月球绕地球旋转时，正好转到太阳和地球之间，在地球上某些地方便发生日食。下列说法中正确的是 A.月球背面的本影区地面上将发生日全食 B.在月球背面的半影区地面上将发生日偏食 C.发生日环食时月球距地球比发生日全食时月球距地球近些 D.发生日环食时月球距地球比发生日全食时月球距地球远些 3.如图16-33所示,a、b、c三条光线会聚于S点。若在S点前任意位置放一平面镜放一平面镜，则 A.三条反射光线可能交于一点，也可能不交于一点 B.三条反射光线一定不交于一点 C.三条反射光线一定交于镜前一点 D.三条反射光线的延长线交于镜后一点 4.如图16-34所示，白光射到厚玻璃砖后，将发生色散，其中红光和紫光相比较 A.在玻璃砖里，紫光的折射角较大 B.在玻璃砖里，紫光的波长长 C.紫光穿过玻璃砖后与原方向的夹角较大 D.紫光穿过玻璃砖后偏离原来方向的距离较大 5.对下列自然现象的描述正确的是 A.在海面上，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中。同样，在沙漠中也能观察到同样的现象 B.在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方景物悬在空中。同样，在海面也能观察到同样的现象 C.在海面上，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中。在沙漠中，向远方望去，有时远方景物的倒影 D.在海面上，向远方望去，有时能看到远方的景物的倒影。