高二物理選修3-4_光的折射_ppt

1、 光的折射光的折射 光到底是什么？光到底是什么？ 17世紀(jì)明確形成 了兩大對(duì)立學(xué)說(shuō) 牛頓牛頓 惠更斯惠更斯 微粒說(shuō)微粒說(shuō) 波動(dòng)說(shuō)波動(dòng)說(shuō) 19世紀(jì)初證明了 波動(dòng)說(shuō)的正確性 由于波動(dòng)說(shuō)沒有 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及牛 頓的威望使得微 粒說(shuō)一直占上風(fēng) 19世紀(jì)末光電效應(yīng)現(xiàn)象使得 愛因斯坦在20世紀(jì)初提出了 光子說(shuō)：光具有粒子性 這里的光子完全不同于牛頓所說(shuō)的“微?！?光的本性光的本性 光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性 光的反射現(xiàn)象光的反射現(xiàn)象 平面鏡平面鏡 入射光線入射光線 反射光線反射光線 法線法線 入射角入射角 反射角反射角 定義：定義：光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，在界面上有一光從

2、一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，在界面上有一 部分光會(huì)返回原介質(zhì)的現(xiàn)象。部分光會(huì)返回原介質(zhì)的現(xiàn)象。 （1 1）反射光線、入射光線和法線同平面）反射光線、入射光線和法線同平面 （2 2）反射光線和入射光線分居法線兩側(cè)）反射光線和入射光線分居法線兩側(cè) （3 3）反射角和入射角相等）反射角和入射角相等 光光 路路 可可 逆逆 反射定律：反射定律： 實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)演示 當(dāng)窄光束由空氣斜射向玻璃表面時(shí)，入射光的反射和當(dāng)窄光束由空氣斜射向玻璃表面時(shí)，入射光的反射和 折射現(xiàn)象是怎樣的？下面的這副畫面，你能解釋它的拍攝折射現(xiàn)象是怎樣的？下面的這副畫面，你能解釋它的拍攝 光路嗎？看過(guò)動(dòng)畫演示后，你是不是都明白了呢？光路

3、嗎？看過(guò)動(dòng)畫演示后，你是不是都明白了呢？ 實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)演示 結(jié)論：光從空氣射到玻璃上，在界面上一部分光結(jié)論：光從空氣射到玻璃上，在界面上一部分光 發(fā)生反射回到空氣中；另一部分光射入玻璃中，原發(fā)生反射回到空氣中；另一部分光射入玻璃中，原 來(lái)的傳播方向發(fā)生來(lái)的傳播方向發(fā)生改變改變 光從一種介質(zhì)射入到另一介質(zhì)時(shí)傳播方向發(fā)生光從一種介質(zhì)射入到另一介質(zhì)時(shí)傳播方向發(fā)生 改變的現(xiàn)象改變的現(xiàn)象 1 2 空氣 玻璃 N N A O B 1入射光線和法線的夾角入射角 2折射光線和法線的夾角折射角 一：光的折射定律一：光的折射定律 折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi) 折射光線和

4、入射光線分居法線兩側(cè)折射光線和入射光線分居法線兩側(cè) 入射角、折射角有入射角、折射角有 什么關(guān)系呢什么關(guān)系呢 ？ 當(dāng)光從當(dāng)光從空氣空氣斜射入斜射入水或玻璃水或玻璃 中時(shí)，折射角中時(shí)，折射角小于小于入射角入射角 當(dāng)入射角當(dāng)入射角增大增大時(shí)，折射時(shí)，折射 角也隨著角也隨著增大增大 當(dāng)光從當(dāng)光從水或玻璃水或玻璃斜射入斜射入空氣空氣 中時(shí)，折射角中時(shí)，折射角大于大于入射角入射角 空氣空氣 水水 光光 由由 空空 氣氣 射射 入入 玻玻 璃璃 時(shí)時(shí) 入入 射射 角角 i 和和 出出 射射 角角 r 的的 數(shù)數(shù) 值值 表表 入 射 角折 射 角i/rSini/sinr 10 0 6.7 0 1.491.49

5、 20 0 13.3 0 1.501.49 30 0 19.6 0 1.531.49 40 0 25.2 0 1.591.51 50 0 30.7 0 1.631.50 60 0 35.1 0 1.711.51 70 0 38.6 0 1.811.50 80 0 40.6 0 1.971.51 人類經(jīng)歷了一千多年的時(shí)間，人類經(jīng)歷了一千多年的時(shí)間， 從積累的入射角從積累的入射角i i和折射角和折射角r r 的數(shù)據(jù)中尋求兩者之間的定的數(shù)據(jù)中尋求兩者之間的定 量關(guān)系量關(guān)系。 折射定律 1 2 空氣 玻璃 N N A O B 在初中已經(jīng)學(xué)過(guò)，折射光在初中已經(jīng)學(xué)過(guò)，折射光 線跟入射光線和法線在同一平線跟

6、入射光線和法線在同一平 面內(nèi)，折射光線和入射光線位面內(nèi)，折射光線和入射光線位 于法線的兩側(cè)，但是，入射角于法線的兩側(cè)，但是，入射角 和折射角之間究竟有什么定量和折射角之間究竟有什么定量 關(guān)系呢？關(guān)系呢？16211621年，荷蘭數(shù)學(xué)家年，荷蘭數(shù)學(xué)家 斯涅耳終于找到了入射角和折斯涅耳終于找到了入射角和折 射角之間的規(guī)律射角之間的規(guī)律 斯 涅 耳 （1 1）折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)）折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi) （2 2）折射光線，入射光線在法線兩側(cè)）折射光線，入射光線在法線兩側(cè) 12 2 1 sin sin n 1 2 空氣 玻璃 N N A O B （3 3）入射角的正弦跟折

7、射角的正弦成正比入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，如果如果 用用n n 來(lái)表示這個(gè)比例常數(shù)，就有：來(lái)表示這個(gè)比例常數(shù)，就有： 光的折射定律（斯涅耳定律）光的折射定律（斯涅耳定律） i r 空氣空氣 水水 2、折射光路是可逆的折射光路是可逆的 二：折射率二：折射率 光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，雖然入射角的正弦跟光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，雖然入射角的正弦跟 折射角的正弦之比為一常數(shù)折射角的正弦之比為一常數(shù)n n, ,但是對(duì)不同的介質(zhì)來(lái)說(shuō)但是對(duì)不同的介質(zhì)來(lái)說(shuō), ,這這 個(gè)常數(shù)個(gè)常數(shù)n n是不同的，它是一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，是不同的，它是一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量， 物理學(xué)中物理學(xué)中把

8、光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角與把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角與 折射角的正弦之比折射角的正弦之比n n，叫做這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率，叫做這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率 研究表明，光在不同介質(zhì)的速度不同，這也是光發(fā)生折研究表明，光在不同介質(zhì)的速度不同，這也是光發(fā)生折 射的原因射的原因 某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的傳播速度某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的傳播速度c c跟光在跟光在 這種介質(zhì)中的傳播速度這種介質(zhì)中的傳播速度v v之比之比 v c n 所有介質(zhì)的折射率都大于所有介質(zhì)的折射率都大于1 1 2 1 sin sin n 對(duì)于折射率應(yīng)從下面幾個(gè)層次來(lái)對(duì)于折射率應(yīng)從下面幾個(gè)層次來(lái)

9、理解理解 1 1、在光的折射現(xiàn)象中，折射角隨著入射角的變化而變、在光的折射現(xiàn)象中，折射角隨著入射角的變化而變 化，而兩角的正弦值之比是個(gè)常數(shù)化，而兩角的正弦值之比是個(gè)常數(shù) 2 2、對(duì)于不同的介質(zhì)，此常數(shù)的值是不同的對(duì)于不同的介質(zhì)，此常數(shù)的值是不同的n n是一個(gè)反是一個(gè)反 應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量 3 3、介質(zhì)的折射率是由介質(zhì)本身性質(zhì)決定的介質(zhì)的折射率是由介質(zhì)本身性質(zhì)決定的. .它取決于光它取決于光 在介質(zhì)中傳播的速度在介質(zhì)中傳播的速度 二：折射率二：折射率 問(wèn)題：?jiǎn)栴}： 玻璃是一種透明介質(zhì)，光從空氣入射到玻璃是一種透明介質(zhì)，光從空氣入射到 玻璃的界面上會(huì)發(fā)生折射，如何把玻璃

10、玻璃的界面上會(huì)發(fā)生折射，如何把玻璃 的折射率測(cè)出來(lái)？的折射率測(cè)出來(lái)？ 實(shí)驗(yàn)：測(cè)玻璃磚的折射率實(shí)驗(yàn)：測(cè)玻璃磚的折射率 實(shí)驗(yàn)器材：實(shí)驗(yàn)器材： 玻璃磚玻璃磚 白紙、大頭針若干、鉛筆、直尺、量角器白紙、大頭針若干、鉛筆、直尺、量角器 實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理： 1 1、根據(jù)折射率的定義、根據(jù)折射率的定義： 要測(cè)折射率，必須知道要測(cè)折射率，必須知道 與一個(gè)折射現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的折與一個(gè)折射現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的折 射角和入射角。射角和入射角。 空氣空氣 玻璃玻璃 i=? r=? 界面界面 法線法線 r i n sin sin 實(shí)驗(yàn)過(guò)程：實(shí)驗(yàn)過(guò)程： 應(yīng)用應(yīng)用1 1： 人在水上看到物人在水上看到物 體的像，比實(shí)際物體體的像，比實(shí)際物

11、體 位置偏上，感覺水比位置偏上，感覺水比 較淺。較淺。 . s .s o o1 1 1 2 從上向下看從上向下看, , n H h 折射率 實(shí)際深度 視深 從下向上看從下向上看, , 視高視高h(yuǎn)=nHh=nH B d D 假設(shè)地球表面不存在大氣層假設(shè)地球表面不存在大氣層, ,那么人們觀察到那么人們觀察到 的日出時(shí)刻與存在大氣層的情況相比的日出時(shí)刻與存在大氣層的情況相比, , 應(yīng)用應(yīng)用2 2： A.A.將提前將提前 B.B.將延后將延后 C.C.在某些地區(qū)將提前在某些地區(qū)將提前, ,在另一些地區(qū)將延后在另一些地區(qū)將延后 D.D.不變不變 有大氣時(shí)看到太陽(yáng)更早有大氣時(shí)看到太陽(yáng)更早,沒有大氣時(shí)將遲一

12、些看到太陽(yáng)沒有大氣時(shí)將遲一些看到太陽(yáng) 蒙氣差現(xiàn)象蒙氣差現(xiàn)象 小結(jié)小結(jié) (1(1）折射率）折射率-是光是光從真空射入某種介質(zhì)從真空射入某種介質(zhì)中時(shí)的折射率中時(shí)的折射率 （2 2）n n的大小與介質(zhì)有關(guān)，與的大小與介質(zhì)有關(guān)，與i i和和r r無(wú)關(guān)，對(duì)無(wú)關(guān)，對(duì) 于 確 定 的 介 質(zhì) ，于 確 定 的 介 質(zhì) ， n n 是 定 值 ， 不 能 說(shuō)是 定 值 ， 不 能 說(shuō) nsininsini或或n1/sinrn1/sinr （3 3）折射率無(wú)單位，任何介質(zhì)的折射率皆）折射率無(wú)單位，任何介質(zhì)的折射率皆大大于于1 1。 sini sinr n= 定義式：定義式： 強(qiáng)調(diào)說(shuō)明：強(qiáng)調(diào)說(shuō)明： 例：光線以例：光線以3030的入射角從玻璃射向空氣，它的的入射角從玻璃射向空氣，它的 反射光線與折射光線成反射光線與折射光線成90 90 夾角，則玻璃的折射夾角，則玻璃的折射 率為率為_？ r i 玻璃玻璃 空氣空氣 3 光在某種介質(zhì)中的傳播速度是光在某種介質(zhì)中的傳播速度是2.1222.12210108 8m/sm/s ，當(dāng)當(dāng) 光線以光線以3030入射角由該介質(zhì)射入空氣時(shí)，折射角為多入射角由該介質(zhì)射入空氣時(shí)，折射角為多 少？少？ 例：例： 45 i r i ， r 例：光線從空氣中以入射角例：光線從空氣中以入射角i i射在玻璃磚的上表面射在玻璃磚的上表面 上，穿過(guò)玻璃磚后，