高中物理 第十三章 光 第1节 光的反射和折射课件 新人教版选修34.ppt

第十三章 光 情景切入 我们生活在一个充满光的世界 人类渴望光明 生物需要阳光 人类的感觉器官接收到的信息中 有90 的是通过眼睛 现在光学已经成为物理学的重要组成部分 在生活 生产和科学技术中有广泛的应用 光学是现代高科技领域中最前沿的科学之一 知识导航 本章讲的光可分为两部分即几何光学和物理光学 几何光学以光的直线传播为基础 主要讨论了光的反射和折射现象中所遵循的基本规律 反射定律和折射定律 物理光学研究光的本性 学习光的干涉 衍射 偏振 色散现象 从波的角度认识光并讨论一些与光的本性有关的实例 本章的重点是光的折射定律 全反射概念及各种光路图的作法 难点是双缝干涉实验和全反射现象 学法指导 1 本章始终贯穿一个模型 光线 引入光线 能形象地表示出光的传播路径和方向 作出光路图可以把光问题转化为几何问题 便于研究 2 本章主要通过光的现象说明光具有波动性 因此与前面机械波的知识联系密切 是波动的进一步深化 3 学习前可首先复习机械波在传播中的一些规律 如反射 折射 干涉 衍射等 学习中尤其要注意借鉴机械波的学习方法 但又要注意光与机械波还是有很大区别的 不要等同起来 本章采用多观察 多实验 多探究的方法能取得较好的学习效果 第一节光的反射和折射 课前预习 1 概念光线入射到两种介质的界面上时 光的传播方向发生改变 一部分光 的现象 叫做光的反射 2 光的反射定律 1 反射光线和入射光线在 内 2 反射光线和入射光线分居在 3 反射角等于 3 光路的特点在反射现象中 光路是 的 光的反射 返回原介质 同一平面 法线两侧 入射角 可逆 1 折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向 的现象 光的折射和折射定律 改变 2 折射定律 1 内容 折射光线与入射光线 法线处在 内 折射光线与入射光线分别位于法线的两侧 入射角的正弦与折射角的正弦成 比 同一平面 正 3 光路的特点在光的折射现象中 光路是 的 可逆 1 定义光从 射入某种介质发生折射时 的正弦与 的正弦之比 叫做这种介质的绝对折射率 简称折射率 3 物理意义是一个与介质有关的常数 反映介质 的物理量 折射率 真空 入射角 折射角 光学性质 真空 介质 大于1 判一判 1 入射光线与反射光线在不同介质中 2 入射光线与反射光线关于法线对称 3 光从一种介质进入另一种介质时传播方向就会变化 4 若光从空气中射入水中 它的传播速度一定减小 5 介质的密度越大 其折射率一定也越大 6 光从真空斜射入任何介质时 入射角均大于折射角 选一选 下图是光由空气射入半圆形玻璃砖 再由玻璃砖射入空气的光路图 o点是半圆形玻璃砖的圆心 下列情况可能发生的是 解析 光线在圆心处发生反射和折射 故选项b c错误 当光从空气进入玻璃后 折射角小于入射角 当光从玻璃进入空气后 折射角大于入射角 故a错误 d正确 d 想一想 有经验的渔民叉鱼时 不是正对着看到的鱼去叉 而是对着所看到鱼的下方叉 如图所示 你知道这是为什么吗 解析 从鱼身上反射的光线由水中进入空气时 在水面上发生折射 折射角大于入射角 折射光线进入人眼 人眼会逆着折射光线的方向看去 就会觉得鱼变浅了 眼睛看到的是鱼的虚像 在鱼的上方 所以叉鱼时要瞄准像的下方 如图所示 课内探究 如图所示 落山的太阳看上去正好在地平线上 但实际上太阳已处于地平线以下 观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况 造成这种现象的原因是什么 提示 光的折射 探究一光的折射 1 光的方向光从一种介质进入另一种介质时 传播方向一般要发生变化 斜射 并非一定变化 当光垂直界面入射时 传播方向就不发生变化 2 光的传播速度光从一种介质进入另一种介质时 传播速度一定发生变化 当光垂直界面入射时 光的传播方向虽然不变 但也属于折射 因为光传播的速度发生了变化 3 入射角与折射角的大小关系光从一种介质进入另一种介质时 折射角与入射角的大小关系不要一概而论 要视两种介质的折射率大小而定 当光从真空斜射入介质时 入射角大于折射角 当光从介质斜射入真空时 入射角小于折射角 特别提醒 1 应用折射定律和反射定律解题的关键是确定入射角和折射角 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 解题指导 根据题意 正确作出光路图 明确入射角 反射角 折射角间的关系是解答此题的关键 解析 树顶反射和石头折射成像的光路图如图所示 bc 不同介质折射率不同 而它们的密度也往往不同 那么介质的折射率与其密度有什么关系 是不是介质的密度越大 其折射率就越大 提示 介质的折射率与介质的密度没有必然的联系 密度大 折射率未必大 如水和酒精 水的密度较大 但水的折射率较小 探究二对折射率的理解 1 关于正弦值当光由真空射入某种介质时 入射角 折射角以及它们的正弦值是可以改变的 但正弦值的比值是一个常数 2 关于常数n入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数 但不同介质具有不同的常数 说明常数反映了该介质的光学特性 b 解题指导 正确理解负折射率的含义 即折射光线与入射光线位于法线的同一侧 n 1又说明入射角等于折射角的绝对值 cd 解析 介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量 由介质本身决定 与入射角 折射角无关 由于真空中光速是个定值 故n与v成反比正确 这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的 由v f 当f一定时 v正比于 n与v成反比 故折射率与波长 也成反比 素养提升 解决光的折射问题的常规思路和两类典型的问题1 常规思路 1 根据题意画出正确的光路图 2 利用几何关系确定光路图中的边 角关系 要注意入射角 折射角均是与法线的夹角 3 利用折射定律 折射率公式列式求解 2 玻璃砖对光的折射问题常见的玻璃砖有半圆形玻璃砖和长方形玻璃砖 对于半圆形玻璃砖若光线从半圆面射入 且其方向指向圆心 则其光路图如图甲所示 光线只发生一次偏折 对于两个折射面相互平行的长方形玻璃砖 其折射光路如图乙所示 光线经过两次折射后 出射光线与入射光线的方向平行 但发生了侧移 特别提醒 画光路图时应注意的问题 1 光路是可逆的 2 垂直界面入射的光线 折射光线与入射光线在同一直线上 3 过半圆形玻璃砖圆心的光线在圆弧处不偏折 多选 如图所示 把用相同玻璃制成的厚度为d的正方体a和半径亦为d的半球体b 分别放在报纸上 且让半球的凸面向上 从正上方分别观察a b中心处报纸上的字 下面的观察记录中正