第1節(jié)　光的折射 課件

物理第四章光第1節(jié)光的折射[學(xué)習(xí)目標]1．理解光的折射定律，并能用來解釋和計算有關(guān)的問題．(重點)2．理解折射率的物理意義，知道折射率與光速的關(guān)系．(重點)

3．會依據(jù)光的折射定律作出光路圖．(難點)4．掌握測定玻璃折射率的實驗，會解決與實驗相關(guān)的問題．(重點)01必備知識素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達標知識點1折射定律1．折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)斜射進入另一種介質(zhì)時傳播方向______的現(xiàn)象．改變3．光路的特點在光的折射現(xiàn)象中，光路是_____的．可逆同一平面正[判一判]1．(1)一束光從空氣進入水中時，傳播方向一定發(fā)生變化．(

)(2)光的反射現(xiàn)象中，光路是可逆的，光的折射現(xiàn)象中，光路不是可逆的．(

)(3)光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，傳播方向就會變化．(

)×××[想一想]1．(1)有經(jīng)驗的漁民叉魚時，不是正對著看到的魚去叉，而是對著所看到魚的下方叉，如圖所示．你知道這是為什么嗎？(2)如圖所示，落山的太陽看上去正好在地平線上，但實際上太陽已處于地平線以下，觀察者的視覺誤差大小取決于當(dāng)?shù)卮髿獾臓顩r．造成這種現(xiàn)象的原因是什么？提示：(1)從魚身上反射的光線由水中進入空氣時，在水面上發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進入人眼，人眼會逆著折射光線的方向看去，看到的是魚的虛像，在魚的上方，所以叉魚時要瞄準像的下方，如圖所示．(2)光的折射．知識點2折射率1．定義：光從_____射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，_______的正弦與_______的正弦之比，叫作這種介質(zhì)的絕對折射率，簡稱折射率，用符號n表示．真空的折射率為1，空氣的折射率近似為1.真空入射角折射角3．物理意義：折射率n是一個與介質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，是反映介質(zhì)__________的物理量．5．特點：任何介質(zhì)的折射率都________．光學(xué)性質(zhì)大于1真空介質(zhì)[判一判]2．(1)若光從空氣中射入水中，它的傳播速度一定減?。?

)(2)介質(zhì)的密度越大，其折射率一定也越大．(

)(3)光從真空斜射入任何介質(zhì)時，入射角均大于折射角．(

)√×√1．(折射率)(多選)關(guān)于折射率，下列說法正確的是(

)A．某種介質(zhì)的折射率等于光在介質(zhì)中的傳播速度v和光在真空中的傳播速度c的比值B．折射角和入射角的大小決定著折射率的大小C．光在介質(zhì)中的傳播速度越小，對應(yīng)介質(zhì)的折射率越大D．任何介質(zhì)的折射率都大于1√√解析：某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中的傳播速度c與光在介質(zhì)中的傳播速度v的比值，故A錯誤；折射率與折射角和入射角的大小無關(guān)，故B錯誤；光在介質(zhì)中的傳播速度越小，對應(yīng)介質(zhì)的折射率越大，且任何介質(zhì)的折射率都大于1，故C、D正確．2．(折射現(xiàn)象)插入水中的筷子，水里部分從水面斜著看起來是(

)A．向上曲折B．向下曲折C．沒有變化D．與水對光線的反射有關(guān)，難以確定解析：由光的折射定律知，水中的筷子所成的像比實際位置淺，則應(yīng)向上曲折，故A正確．√3．(光的折射)(多選)根據(jù)圖中的漫畫，判斷下列說法中正確的是(

)A．人看到的是魚的實像，位置變淺了些B．人看到的是魚的虛像，位置變淺了些C．魚看到的是人的實像，位置偏低了些D．魚看到的是人的虛像，位置偏高了些√√解析：人看魚的光路如圖甲所示，因入射角i小于折射角r，因光線發(fā)生折射，則人將看到魚的虛像，且位置比實際情況變淺了些，B正確；魚看到人的光路如圖乙所示，因光線發(fā)生折射，因入射角i大于折射角r，則魚將看到人的虛像，且比實際位置要高，D正確．√探究一折射定律的理解和應(yīng)用【問題導(dǎo)引】1．光是否只能在同一介質(zhì)中沿直線傳播？2．入射角、折射角哪一個較大？提示：1.不是．當(dāng)光垂直界面入射時，即使在兩種介質(zhì)中傳播，傳播方向也不發(fā)生變化．2．不一定．光從真空斜射入介質(zhì)時，入射角大于折射角；光從某介質(zhì)斜射入真空時，折射角大于入射角；當(dāng)光垂直界面入射時，折射角等于入射角．1．光的方向光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，傳播方向一般要發(fā)生變化(斜射)，并非一定變化，當(dāng)光垂直界面入射時，傳播方向就不發(fā)生變化．2．光的傳播速度光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，傳播速度一定發(fā)生變化，當(dāng)光垂直界面入射時，光的傳播方向雖然不變，但也屬于折射，光傳播的速度發(fā)生變化．3．入射角與折射角的大小關(guān)系光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，折射角與入射角的大小關(guān)系不要一概而論，要視兩種介質(zhì)的折射率大小而定．當(dāng)光從真空斜射入介質(zhì)時，入射角大于折射角；當(dāng)光從介質(zhì)斜射入真空時，入射角小于折射角．【例1】光線以60°的入射角從空氣射入玻璃中，折射光線與反射光線恰好垂直．(真空中的光速c＝3.0×108m/s)(1)畫出折射光路圖；(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的傳播速度；(3)當(dāng)入射角變?yōu)?5°時，折射角的正弦值等于多大？(4)當(dāng)入射角增大或減小時，玻璃的折射率是否變化？說明理由．[針對訓(xùn)練1]一條光線以40°的入射角從真空射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，折射光線與反射光線的夾角可能是(

)A．小于40° B．在50°～100°之間C．在100°～140°之間 D．大于140°√探究二折射率的理解和計算1．關(guān)于正弦值當(dāng)光由真空中射入某種介質(zhì)中時，入射角、折射角以及它們的正弦值是可以改變的，但正弦值之比是一個常數(shù)．2．關(guān)于常數(shù)n入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一個常數(shù)，但不同介質(zhì)具有不同的常數(shù)，說明常數(shù)反映著該介質(zhì)的光學(xué)特性．【例2】利用半圓柱形玻璃，可減小激光光束的發(fā)散程度．在如圖所示的光路中，A為激光的出射點，O為半圓柱玻璃橫截面的圓心，AO過半圓頂點．若某條從A點發(fā)出的與AO成α角的光線，以入射角i入射到半圓弧上，出射光線平行于AO，求此玻璃的折射率．答案：5.3m探究三實驗：測定玻璃的折射率1．實驗原理用插針法確定光路，找出與入射光線相應(yīng)的出射光線，就能在玻璃磚中畫出對應(yīng)的折射光線，從而可以測出一組對應(yīng)的入射角和折射角，根據(jù)折射定律便可求出玻璃的折射率．2．實驗器材玻璃磚、白紙、木板、大頭針四枚、圖釘(3～4枚)、量角器、直尺、鉛筆．3．操作步驟(1)把白紙用圖釘釘在木板上．(2)沿玻璃磚的一個面畫一條線aa′作為界面，過aa′上一點O作垂直于aa′的直線NN′作為法線，過O點畫一條入射光線AO，使入射角θ1適當(dāng)大些．如圖所示．(3)在AO線上豎直地插兩枚大頭針P1、P2，在白紙上放上被測玻璃磚，使玻璃磚的一個面與aa′重合．(4)沿玻璃磚的另一側(cè)面畫一條直線bb′.(5)在玻璃磚的bb′一側(cè)白紙上豎直地立一枚大頭針P3，用眼睛觀察調(diào)整視線，同時移動大頭針P3的位置，使P3恰好能同時擋住玻璃磚aa′一側(cè)所插的大頭針P1、P2的像，此時把大頭針P3插好．(6)在玻璃磚bb′一側(cè)再豎直地插一枚大頭針P4，使P4能擋住P3本身，同時也能擋住P1、P2的像．(7)記下P3、P4的位置，移去玻璃磚，拔去大頭針，過P3、P4連一條直線BO′交bb′于O′點，連接OO′，OO′就是入射光線AO在玻璃磚內(nèi)的折射光線，折射角為θ2.(8)用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小．【例3】如圖甲所示，某同學(xué)在“測定玻璃的折射率”的實驗中，先將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定，玻璃磚平放在白紙上，然后在白紙上確定玻璃磚的界面

aa′和bb′，O

為直線

MO

與aa′的交點，在直線MO上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針．(1)該同學(xué)接下來要完成的必要步驟有________．A．插上大頭針P3，使P3僅擋住P2的像B．插上大頭針P3，使P3擋住P1的像和P2的像C．插上大頭針P4，使P4僅擋住P3D．插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像(2)圖甲是他在操作過程中的一個狀態(tài)，請你指出第四枚大頭針P4應(yīng)在圖甲中的位置________(選填“A”“B”或“C”)．(3)請在圖甲中畫出光從空氣入射到玻璃的入射角θ1

和折射角θ2，并寫出計算玻璃折射率n的表達式n＝________．(4)如圖乙所示，該同學(xué)在實驗中將玻璃磚界面aa′和bb′的間距畫得過寬，若其他操作正確，則折射率的測量值________(選填“大于”“小于”或“等于”)準確值．[解析]

(1)插上大頭針P3，使P3擋住P1和P2的像，插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像，只有這樣P1、P2、P3、P4才在一條光線上，因此B、D正確，A、C錯誤．(2)由于aa′和bb′兩個邊界平行，因此出射光線與入射光線也應(yīng)平行，因此P4的位置在B點．(3)光路圖如圖甲所示(4)由圖乙可知，當(dāng)aa′和bb′的間距畫得過寬時，使折射角θ2變大，因此折射率變小．[針對訓(xùn)練3]如圖所示是利用插針法測定玻璃磚的折射率的實驗得到的光路圖．玻璃磚的入射面AB和出射面CD并不平行，則(1)出射光線與入射光線________(填“仍平行”或