高中物理 13.1 光的反射和折射课件1 新人教版选修34.ppt

第十三章光 13 1光的反射和折射 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 学习目标定位 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从什么规律呢 答案折射定律和反射定律 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 一 反射定律和折射定律 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照射到两种介质的时 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 一 反射定律和折射定律 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 一 反射定律和折射定律 图1 同一平面 法线的两侧 入射角的正弦 折射角的正弦 n12 可逆 3 注意 入射角 反射角和折射角不是光线与界面的夹角 而是光线与法线的夹角 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 但并非一定要变化 当光垂直界面入射时光的传播方向就不变化 一 反射定律和折射定律 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 定义式 n 2 折射率与光速的关系 n 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 二 折射率 大于 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 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 产生这种现象的原因是由于光路的可逆性 4 介质的折射率与介质的密度没有必然联系 二 折射率 介质本身 频率 无关 三 实验 测定玻璃的折射率 1 实验原理如图2所示 当光线ao以一定入射角 1穿过两面平行的玻璃砖时 通过插针法找出跟入射光线ao对应的出射光线o b 从而画出折射光线oo 量出折射角 2 再根据n 算出玻璃的折射率 图2 三 实验 测定玻璃的折射率 2 实验器材一块长方形的玻璃砖 白纸 木板 大头针 4枚 量角器 或圆规 三角板 刻度尺 铅笔等 3 实验步骤 1 把铺在木板上 2 在白纸上画一直线aa 作为界面 过aa 上的一点o画出界面的法线nn 并画一条线段ao作为光线 白纸 入射 三 实验 测定玻璃的折射率 3 把长方形玻璃砖放在白纸上 并使其与aa 重合 再用刻度尺画出玻璃砖的另一边bb 4 在上竖直地插上两枚大头针p1 p2 5 从玻璃砖bb 一侧透过玻璃砖观察大头针p1 p2的 调整视线方向直到 再在bb 一侧插上大头针p3 p4 使p3能 p4能及p3本身 若有激光笔 可用激光笔沿p1 p2方向入射一束激光 从另一边射出来的激光束上插上两枚大头针p3 p4 长边 直线ao 像 p2的像挡住p1的像 挡住p1 p2的像 挡住p1 p2的像 三 实验 测定玻璃的折射率 6 移去玻璃砖 在拔掉p1 p2 p3 p4的同时分别记下它们的位置 过p3 p4作直线o b交bb 于o 连接o o oo 就是入射光线ao在玻璃砖内的的方向 aon为入射角 o on 为折射角 7 用量角器量出和的度数 查出它们的正弦值 并把这些数据填入记录表格里 折射光线 aon o on 三 实验 测定玻璃的折射率 8 用上述方法分别求出入射角是15 30 45 60 和75 时的折射角 查出入射角和折射角的正弦值 记录在表格里 9 算出不同入射角时的值 比较一下 看它们是否接近一个常数 求出几次实验测得的的 这就是这块玻璃砖的折射率 平均值 一 反射定律和折射定律的应用 典例精析 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 解析如图所示 根据折射定律 n 则sin 2 2 30 反射光线与折射光线的夹角 180 45 30 105 c选项正确 c 二 折射率的理解和计算 典例精析 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 r 求玻璃材料的折射率 图3 二 折射率的理解和计算 典例精析 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 由几何关系可得 sin 1 二 折射率的理解和计算 典例精析 解得 1 30 由题意知 op r 由几何关系知 bp r 折射角为 2 60 由折射定律得玻璃的折射率为 n 答案 典例精析 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 在纸上标出大头针的位置和三棱镜轮廓 如图4所示 图4 典例精析 三 测定玻璃的折射率 1 在本题的图上画出所需的光路 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 3 计算折射率的公式是n 解析 1 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 典例精析 三 测定玻璃的折射率 2 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 3 n 或因为sin 1 sin 2 则n 答案见解析 课堂要点小结 自我检测区 1 2 1 2 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 a 比值 1 2不变b 比值sin 1 sin 2不变c 比值sin 1 sin 2是一个大于1的常数d 比值sin 1 sin 2是一个小于1的常数 解析折射率与介质有关 对于同一束光 介质的折射率不变 即n 不变 又n 故n始终大于1 答案bc 1 2 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 解析光线射入玻