选修3-4-13.1-光的反射和折射.ppt

13 1光的反射和折射 光射到界面时 能进入另一种介质 同时又回到原来的介质 这样的现象分别叫光的折射和反射 1 2 折射光线 入射光线 反射光线 光的反射和折射 判断入射 折射 反射光线 法线 界面 1 光的反射 光射到介质1 介质2的界面时 一部分光返回到介质1的现象 1 反射光线 入射光线 法线共面 3 反射光线 入射光线关于法线对称 2 反射角等于入射角 光线与法线的夹角 O A B 4 光路可逆 沿原来的反射光线入射 将沿原来入射光线射出 1 折射光线 入射光线 法线在同一平面内 2 折射光线和入射光线分居法线两侧 二 光的折射 1 定义 光从介质1斜射入介质2时 传播方向发生改变的现象 1 2 折射光线 入射光线 2 规律 3 当入射角增大时 折射角也随着增大 4 光路可逆 沿原来的折射光线入射 将沿原来入射光线射出 当光从空气 光疏介质 斜射入水中 光密介质 时 折射角小于入射角 当光从水 光密介质 斜射入空气 光疏介质 折射角大于入射角 思考 入射角 折射角大小关系静与介质的关系 光由空气射入玻璃时入射角 1和出射角 2的数值表 1 2 5 6 7 8 3 4 入射角正弦和折射角正弦比值相等 斯涅耳定律 思考 入射角的正弦与折射角的正弦的比为常数 它跟什么因素有关呢 光传播所通过的物质 介质 威里布里德 斯涅耳简介威里布里德 斯涅耳 1591 1626 荷兰数学家和物理学家 曾在莱顿大学担任数学教授 斯涅尔最早发现了光的折射定律 使几何光学的精确计算成为了可能 折射定律 也称斯涅耳定律 是从实验中得到的 未做任何的理论推导 虽然正确 但却从未正式公布过 只是后来惠更斯和伊萨克 沃斯两人在审查他遗留的手稿时 才看到这方面的记载 首次把折射定律表述为今天的这种形式的是笛卡儿 他没做任何的实验 只是从一些假设出发 并从理论上推导出这个定律 笛卡儿在他的 屈光学 1637 一书中论述了这个问题 折射定律是几何学的最重要基本定律之一 斯涅耳的发现为几何光学的发展奠定了理论基础 把光学发展往大大的推进了一步 4 说明 1 n的大小与介质有关 与i和r无关 对于确定介质 n是定值 2 折射率无单位 任何介质的折射率皆大于1 n 1 原因呢 动摩擦因数值特点呢 三 折射率 1 定义 光从真空射入某种介质时 入射角i与折射角r的正弦比值 叫做该介质的绝对折射率n 简称折射率 3 决定式 某介质的折射率 等于光在真空中的速度C与光在介质中的速度v之比 5 几种介质的折射率 比较密度 真空折射率 1 6 意义 反映介质对光的偏折能力的大小 7 折射原因 光在不同介质中的速度不同 问题 玻璃是一种透明介质 光从空气入射到平行玻璃砖的界面上会发生折射 如何把玻璃的折射率测出来 四 学生实验 测玻璃砖的折射率 1 原理 折射定律 2 方法 用插针法研究某一条光线经过平行玻璃砖 测出折射角和入射角 空气 玻璃 i r 界面 法线 3 实验器材 玻璃砖 白纸 大头针若干 铅笔 直尺 量角器 1 铺纸 将白纸用图钉固定在木板上 2 在白纸上画一条线aa 作为界面 过aa 上的一点O 作为入射点 画法线N N 并画AO作为入射光线 3 把玻璃砖放在白纸上 使它的一边与aa 对齐 确保O为实际入射点 确定 如何确定 联想验证平行四边形定则实验中记录力的方向 玻璃砖的另一界面bb 确保出射点准确 步骤 边听边模仿 6 连接OO 入射角i AON 折射角r NOO 用量角器量出入射角和折射角 求出对应的正弦值 记录在表格中 5 移去在大头针和玻璃砖 过P3 P4所在处作直线DC与bb 交于o 作为实际出射点 直线O D代表沿AO方向入射光通过玻璃砖后的传播方向 4 在直线AO上竖直插大头针P1 P2 透过玻璃砖观察大头针P1 P2的像 调整视线让P2挡住P1的像 再在另一侧竖直插上两枚大头针P3 P4 使P3挡住P1 P2的像 P4挡住P3 P2 P1的像 记下P3 P4位置 7 用上述方法求出入射角分别为300 450 600时的折射角 查出它们的正弦值 填入表格中 8 算出不同入射角时的入射角与折射角的正弦比值 最后求出几次实验的平均值为折射率 5 注意事项 1 入射角一般取15o 75o为宜 太小 相对误差大 太大 使折射光线弱 不易观察 2 插针要竖直 且间距适当大些 精确确定光路 3 插针法实验 玻璃砖不能动 移动会改变光路图 4 确定边界线时严禁把玻璃砖当尺子用 损坏玻璃砖 画边界线时描两点确定边界线 5 玻璃砖宽度在5cm以上 让折射光线长点以减小误差 4 数据处理 1 计算法 量角度计算 2 作图法 画一个圆与折射 入射光线相交于A E两点 从交点作两条与法线垂直的线段 量出两条线段长度 应用1 人在水上看到物体的像 比实际物体位置偏上 感觉水比较浅 假设地球表面不存在大气层 那么人们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比 A 将提前B 将延后C