新高中物理 第十三章 1光的反射和折射课件 新人教版选修34.ppt

第十三章 光 学案1光的反射和折射 目标定位 1 理解光的反射定律和折射定律 并能用来解释和计算有关问题 2 理解折射率的定义及其与光速的关系 并能用来进行有关计算 3 会测定玻璃的折射率 知识探究 自我检测 一 反射定律和折射定律 问题设计 皎洁的月光下 在清澈的湖面上我们能通过水面看到月亮的倒影 同时 月光能够照亮水中的鱼和草 这说明光从空气射到水面时 一部分光射进水中 另一部分光返回到空气中 那么这两部分光的去向遵循什么规律呢 答案折射定律和反射定律 知识探究 要点提炼 1 光的反射 1 反射现象 光从一种介质射到它与第二种介质的时 一部分光会返回到第一种介质的现象 2 光的反射遵循反射定律 反射光线与入射光线 法线处在内 反射光线与入射光线分别位于 反射角入射角 3 在光的反射现象中 光路 分界面 同一平面 法线的两侧 等于 可逆 2 光的折射 1 光的折射现象光从一种介质射到两种介质的时 一部分光另一种介质并改变传播方向的现象 称为光的折射现象 分界面 进入 2 折射定律 如图1所示 折射光线与入射光线 法线在内 折射光线与入射光线分别位于 与成正比 即 式中n12是比例常数 3 在光的折射现象中 光路 图1 同一平面 法线的两侧 入射角的正弦 折射角的正弦 可逆 3 注意 1 应用折射定律和反射定律解题的关键是确定入射角 反射角和折射角 画出正确的光路图是解题的必要前提 2 入射角 折射角 反射角均以法线为标准来确定 注意法线与界面的区别 二 折射率 问题设计 光由真空以相同的入射角射向不同的介质时 折射角是不同的 为什么 答案因为不同介质对光的折射率不同 要点提炼 1 折射率 1 定义 光从真空射入某种介质发生折射时 与之比 叫做这种介质的绝对折射率 简称折射率 即n 2 折射率与光速的关系 某种介质的折射率 等于光在中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比 即n 入射角的 正弦 折射角的正弦 真空 2 对折射率n的理解 1 由于c v 故任何介质的折射率都 填 大于 小于 或 等于 1 2 折射率n是反映介质光学性质的物理量 它的大小由及入射光的决定 与入射角 折射角的大小 大于 介 质本身 频率 无关 3 1为真空中的光线与法线的夹角 不一定为入射角 而 2为介质中的光线与法线的夹角 也不一定为折射角 4 介质的折射率与介质的密度没有必然联系 三 实验 测定玻璃的折射率 1 实验原理用插针法确定光路 找出与入射光线相应的出射光线 就能在玻璃砖中画出对应的折射光线 从而可以测出一组对应的入射角和折射角 根据折射定律 便可求出玻璃的折射率 2 实验器材玻璃砖 白纸 木板 大头针四枚 图钉 3 4枚 量角器 直尺 铅笔 3 操作步骤 1 把白纸用图钉钉在木板上 2 沿玻璃砖的一个面画一条线aa 作为界面 过aa 上一点o作垂直于aa 的直线nn 作为法线 过o点画一条入射光线ao 使入射角 1适当大些 如图2所示 图2 3 在ao线上竖直地插两枚大头针p1 p2 在白纸上放上被测玻璃砖 使玻璃砖的一个面与aa 重合 4 沿玻璃砖的另一侧面画一条直线bb 5 在玻璃砖的bb 一侧白纸上竖直地立一枚大头针p3 用眼睛观察调整视线 同时移动大头针p3的位置 使p3恰好能同时挡住玻璃砖aa 一侧所插的大头针p1 p2的像 把此时大头针p3插好 6 在玻璃砖bb 一侧再竖直地插一枚大头针p4 使p4能挡住p3本身 同时也能挡住p1 p2的像 7 记下p3 p4的位置 移去玻璃砖 拔去大头针 过p3 p4连一条直线bo 交bb 于o 点 连接oo oo 就是入射光线ao在玻璃砖内的折射光线 折射角为 2 8 用量角器量出入射角 1和折射角 2的大小 9 改变入射角 1 重复上面的步骤再做三 四次 量出相应的入射角和折射角 10 算出不同入射角时的值 求出几次实验中的平均值就是玻璃的折射率 典例精析 一 反射定律和折射定律的应用 例1一束光线从空气射入折射率为的介质中 入射角为45 在界面上入射光的一部分被反射 另一部分被折射 则反射光线和折射光线的夹角是 a 75 b 90 c 105 d 120 答案c 二 折射率的理解和计算 例2两束平行的细激光束垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上 如图3所示 已知其中一束光沿直线穿过玻璃 它的入射点是o 另一束光的入射点为a 穿过玻璃后两条光线交于p点 已知玻璃截面的圆半径为r oa op 求玻璃材料的折射率 图3 解析画出光路如图所示 其中一束光沿直线穿过玻璃 可知o点为圆心 另一束光沿直线进入玻璃 在半圆面上的入射点为b 设入射角为 1 折射角为 2 三 测定玻璃的折射率 例3用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验 先在白纸上放好三棱镜 在棱镜的一侧插入两枚大头针p1和p2 然后在棱镜的另一侧观察 调整视线使p1的像被p2的像挡住 接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针p3 p4 使p3挡住p1 p2的像 p4挡住p1 p2的像和p3 在白纸上标出大头针的位置和三棱镜轮廓 如图4所示 图4 1 在本题的图上画出所需的光路 解析光路图如图所示 画出通过p1 p2的入射光线 交ac于o 画出通过p3 p4的出射光线交ab于o 连接oo 则光线oo 就是入射光线p1p2在三棱镜中的折射光线 答案见解析 2 为了测出玻璃棱镜的折射率 需要测量的量是 在图上标出它们 解析在所画的图上画出虚线部分 并注明入射角 1和折射角 2 用量角器量出 1和 2 或用直尺测出线段ef oe gh og的长度 答案见解析 3 计算折射率的公式是n 答案见解析 课堂要点小结 1 对折射率的理解 光从真空射入某介质 入射角 1从零开始增大到某一值的过程中 折射角 2也随之增大 则下列说法中正确的是 1 2 3 自我检测 1 2 3 答案bc 1 2 3 2 折射定律的应用 一束光线射到一个玻璃球上 如图5所示 该玻璃球的折射率是 光线的入射角是60 求该束光线射入玻璃球后第一次从玻璃球射出的方向 用与入射光线的夹角表示 图5 1 2 3 解析光线射入玻璃球后第一次从玻璃球射出的光路如图所示 1 2 3 由 aob为等腰三角形 则 1 2由几何关系知 2 1 60 1 2 2 又由图知 3是出射光线相对于入射光线的偏折角 且 3 1 2 联立以上各式解得 3 60 即第一次从玻璃球射出的光线与入射光线的夹角为60 答案与入射光线的夹角为60 1 2 3 3 测定玻璃的折射率 在用插针法测定玻璃折射率的实验中 某同学由于没有量角器 他在完成了光路