专题强化8　光的折射和全反射的综合应用（课件 学案 练习，共3份）教科版（2019）选择性必修第一册

专题强化8　光的折射和全反射的综合应用 [学习目标]　1.了解全反射棱镜及其应用。2.知道不同色光在折射现象和全反射现象中的传播特点(重点)。3.能够熟练作出光路图，会利用光的反射定律、折射定律等规律解决有关问题(重难点)。 一、全反射棱镜 1．全反射棱镜 (1)定义：横截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜为全反射棱镜。 (2)工作原理：利用全反射改变光的传播方向。 (3)用途：它在光学仪器中由于反射率几乎可达100%，常用来代替平面镜来改变光的方向。 2．全反射棱镜改变光路的几种情况 入射方式 项目 方式一 方式二 方式三 光路图 入射面 AB AC AB 全反射面 AC AB、BC AC 光线方向改变角度 90° 180° 0°(发生侧移) 例1　空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示。方框内有两个折射率n＝1.5的全反射玻璃棱镜。下列选项给出了两棱镜的四种放置方式的示意图。其中能产生图中效果的是(　　) 二、不同色光的折射与全反射 可见光中，白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光组成。不同颜色光的频率并不相同，它们在发生折射和全反射时也有许多不同 颜色 项目 红橙黄绿蓝靛紫 频率 低→高 波长 大→小 同一介质中的折射率 小→大 同一介质中的速度 大→小 临界角 大→小 通过棱镜的偏折角 小→大 如图所示，某小区喷水池底部装有不同颜色的LED灯(可视为点光源)，可在水面形成不同颜色的光斑。若水面平静，红光与紫光在水面形成的光斑面积哪个更大？ _____ _____ _____ 例2　(2023·北京市西城区高二期中)如图所示，包含红、蓝两种颜色的一束复色光沿半径方向射入一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面的入射角为i，经过折射后射出到空气中，下列说法正确的是(　　) A．a光为红光，b光为蓝光 B．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 C．在玻璃砖中，a光的传播速度小于b光的传播速度 D．若入射角i逐渐增大，则b光的折射光首先消失 三、光的折射与全反射的综合应用 1．几何光学是指不考虑光的波动性、只以光线的概念为基础研究光的传播与成像规律的学科。高中阶段主要涉及以下原理和现象： (1)光的直线传播定律：光在同一种均匀介质中沿直线传播。 (2)光的反射定律：反射光线与入射光线、法线在同一平面内，反射光线、入射光线分居在法线两侧，且反射角等于入射角。 (3)光的折射定律：折射光线与入射光线、法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居在法线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。公式：n＝。 (4)全反射现象：光由光密介质射向光疏介质、且入射角≥临界角C时，将发生全反射现象(其中sin C＝)。 (5)光路的可逆性原理：在光传播过程中，将光线的方向反转时，它将逆着原来的路径传播。 2．解题基本思路： 解几何光学的题目时，首先应根据几何光学的基本原理画出光路图，然后利用几何知识找出相应的角、边关系，并完成计算。 例3　(2024·成都市高二期末)在天宫课堂“光学水球”实验中，王亚平老师在水球中注入少量气体，在水球内会形成一个气泡。在另一侧，我们可以观察到王老师一正一反两个像，如图甲所示。这是因为有一部分光线会进入水球中的气泡，形成了正立的人像，而另一部分无法进入气泡的光线，形成了倒立的人像。为了方便研究，我们简化为如图乙所示。已知：水球半径为R1，气泡半径为R2，两球为同心球，有两束平行光射入水球，其中a光沿半径方向射入，b光恰好在气泡表面发生全反射，水的折射率n。求：a、b两束平行光之间的距离x为多少？ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ 例4　某汽车的大灯是由光源、凹面镜和半球形透镜等主要构件组成。光源置于凹面镜(未画出)焦点上，光线经凹面镜反射后成为平行光线，平行光线垂直半球 ... ...