河北省邯郸四中高二物理下学期《光的》导学案

1 河北省邯郸四中高二物理下学期河北省邯郸四中高二物理下学期 光的光的 导学案 导学案 5 5 份 份 学习目标学习目标 1 知道反射定律的确切含义 并能用来解释有关现象 2 理解折射定律的确切含义 并能用来解释有关的光现象和计算有关的问题 3 知道折射率的定义及其与光速的关系 并能用来进行有关的计算 4 知道反射和折射现象中光路是可逆的 并能用来处理有关的问题 学习重点 难点学习重点 难点 重点 光的折射定律 折射率概念 难点 光的折射定律和折射率的应用 一 光的反射定律一 光的反射定律 阅读课本完成下列问题 1 光的反射现象 光射到两种介质界面时 有一部分光返回到介质中的现象 2 反射定律 反射光线与入射光线 法线处在同一平面内 反射光线与入射光线 分居在法线的两侧 反射角等于入射角 三线共面 两角相等 3 3 反射现象中光路是可逆的 反射现象中光路是可逆的 二 光的折射现象及折射定律二 光的折射现象及折射定律 1 光的折射现象 光从一种介质射向另一种介质时 在界面处发生的现象 2 折射光线 介质 2 内的光线 如右图中的 OB 3 折射角 折射光线与法线间的夹角 如右图中的 3 发生折射现象的同时也会发生反射现象 如上图 4 4 折射现象中光路也是可逆的 折射现象中光路也是可逆的 5 折射角与入射角的关系 下表为光以不同的入射角从空气射入水中时折射角的变化情况 认真观 察下表数据 可以得出什么结论 折射角随着入射角的增大 或减小 而增大 或减小 入射角的正弦 sini 与折射角的正弦 sinr 成正比 即 sini sinr 常数 说明 说明 大角增大 或减小 得快 小角增大 或减小 的慢 6 折射定律 折射光线与入射光线 法线在同一平面内 折射光线与入射光线分居在法 线的两侧 入射角的正弦与折射角的正弦成正比 即 12 sin sin n r i 三 折射率三 折射率 阅读课本完成下列问题 1 光从一种介质射入另一种介质时 入射角的正弦与折射角的正弦之比n12是个 常数 它与入射角 折射角的大小 无关 只与两种介质的 性质 有关 2 光从真空射向其它介质时 此常数用 n 表示 不同介质的常数 n 不同 即此 入射角i折射角r i rsinisinrsini sinr 30 22 08 1 3590 5000 3761 330 45 32 12 1 4010 7070 5321 329 60 40 62 1 4770 8660 6511 330 75 46 55 1 6110 9660 7261 331 1 2 入射线反射线 折射线 介质 1 介质 2 N N O 3 i r A B 空气 水 N N O 2 常数与 介质 有关 3 折射率 光从真空射入某种介质发生折射时 入射角的正弦与折射角的正弦之比 叫做 这种介质的绝对折射率 简称 折射率 用符号 n 表示 即 r i n sin sin 说明 说明 光从空气射入介质近似与光从真空射入介质的情况 4 折射率与速度的关系 光在不同介质中的速度不同 某种介质的折射率还等于光在真空 或空气 中 传播速度c 与光在这种介质中的 传播速度v 之比 即 n c v 因为 c v 所以 任何介质的折射率n都 大于 1 即当光从真空 或空气 射入介质时 真空 或空气 中的角大于 介质 中的角 例题 例题 一个圆柱形筒 直径为 12 cm 高为 16 cm 人眼在筒的上方某处观察 所见筒的深 度为 9 cm 当筒里盛满液体时 则人眼又恰能看到筒侧壁的最低点 求 1 此液体的折射率 n 4 3 2 光在此液体中的传播速度 v 2 25 108 m s 知识应用知识应用 1 如果光线以大小相等的入射角 从真空射入不同介质 若介质的折射率越大 则 C A 折射角越大 说明折射光线偏离原来方向的程度越大 B 折射角越大 说明折射光线偏离原来方向的程度越小 C 折射角越小 说明折射光线偏离原来方向的程度越大 D 折射角越小 说明折射光线偏离原来方向的程度越小 2 已知水的折射率为 1 33 一潜水员自水下目测到立于船头的观察者距水面的距离为h1 而船头的观察者目测潜水员距水面深h2 则 C A 潜水员的实际深度大于h2 观察者实际高度大于h1 B 潜水员的实际深度小于h2 观察者实际高度小于h1 C 潜水员的实际深度大于h2 观察者实际高度小于h1 D 潜水员的实际深度小于h2 观察者实际高度大于h1 3 假设地球表面不存在大气层 那么人们观察到日出时刻与实际存在气层的情况相比 B A 将提前 B 将延后 C 在某些地区将提前 在另一些地区将延后 D 不变 4 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2 被反射 另一部分被折射 则反射光线和折射光线的夹角是 C A 75 B 90 C 105 D 120 5 光线从空气射向玻璃砖 当入射光线与玻璃砖表面成 30 角时折射光线与反射光线恰好 垂直 则此玻璃砖的折射率是 B A B C D 232 23 3 6 光在某种玻璃中的传播速度为 108 m s 要使光由空气射入这种玻璃中 且使折射3 光线与反射光线之间的夹角成 90 入射角应是 B A 30 B 60 C 45 D 90 3 7 右图中 一玻璃柱体的横截面为半圆形 细的单色光束从空气射向柱体 的 O 点 半圆的圆心 产生反射光束 1 和折射光束 2 已知此玻璃折射率 为 入射角为 45 相应的折射角为 24 现保持入射光不变 将半3 圆柱绕 O 点在图示平面内顺时针转过 15 如图中虚线所示 则 BC A 光束 1 转过 15 B 光束 1 转过 30 C 光束 2 转过的角度小于 15 D 光束 2 转过的角度大于 15 8 已知一束单色光在水中的传播速度是真空中的 则 A 4 3 A 这束光在水中传播时的波长为真空中的 B 这束光在水中传播时的频率为真空中的 4 3 4 3 C 对于这束光 水的折射率为 D 这束光在水中传播时的频率为真空中的 4 3 3 4 9 右图是光线以相同的入射角i从空气射入三种不同介质时的折射情况 关于光在三种介 质中的传播速度 下列说法正确的是 A A 光在甲介质中的速度最大 B 光在乙介质中的速度最大 C 光在丙介质中的速度最大 D 光在三种介质中的速度一样大 10 把相同玻璃制成的厚度为d的正方体 A 和半径为 d 的半球体 B 放在报纸上 且让半球体的凸面向上 从正上方分别观察 A B 与报 纸接触面中心处报纸上的文字 下面的观察记录哪一项是正确的 A A A 中的字比 B 中的高 B B 中的字比 A 中的高 C A B 中的字一样高 D 无法比较 11 右图所示 有玻璃三棱镜 ABC 顶角 A 为 30 一束光线垂直于 AB 射入 棱镜 由 AC 射出进入空气 测得出射光线与入射光线间夹角为 30 则棱 镜的折射率为 C A B C D 2 1 2 2 3 3 3 12 右图所示 一束平行单色光的宽度为d 由空气射入某液体中 入射角 为 45 已知该液体的折射率为 则光束在液体中传播时的宽度d 2 d 2 6 13 右图所示 一束平行光以 30 的入射角从玻璃射向空气中 折射角为 45 求 1 玻璃的折射率 2 4 2 光在玻璃中的传播速度 2 12 108 m s 14 有人在游泳池边上竖直向下观察池水的深度 看到池水的深度约为 h 已知水的折射率 n 4 3 那么 水的实际深度约为多少 h 3 4 15 右图所示 光线以入射角 1从空气射向折射率n 玻璃表面 则 2 1 当入射角 1 45 时 反射光线与折射光线间的夹角 为多少 105 2 当入射角 1为多少时 反射光线和折射光线垂直 arctan 2 16 右图所示 在折射率为n 厚度为d的玻璃平板上方的空气中有一点 光源S 从点光源S发出的光线SA 以角度 入射到玻璃板上表面 经 过玻璃板后从下表面射出 若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的 传播时间与光在玻璃中传播的时间相等 则点光源S到玻璃板上表面的距 离L应为多少 22 2 sin cos n dn 课前复习课前复习 光的折射定律及折射率 学习目标学习目标 1 知道什么是光疏介质 什么是光密介质 2 理解光的全反射 3 理解临界角的概念 能判断是否发生全反射 并能解决有关的问题 4 知道光导纤维及其应用 学习重点 难点学习重点 难点 重点 全反射条件 临界角概念及应用 难点 临界角概念 临界条件时的光路图及解题 一 引入新课一 引入新课 完成右图两幅光路图 注意反射光线及入 射角与折射角的大小 二 全反射二 全反射 1 光疏介质与光密介质 光疏介质 折射率较小的介质 空气 水 n1 1 00 n2 1 33 n1 1 00 n2 1 33水 空气 5 光密介质 折射率较大的介质 指出上图中的光疏介质为 空气 光密介质为 水 若光从玻璃射向水中时 光疏 介质与光密介质分别为 水 玻璃 所以光疏介质与光密介质是 相对的 由折射率的定义式及折射率与速度的关系推导光疏介质与光密介质中的角度及光传播的速 度大小 设入射角为 光疏介质与光密介质的折射率分别为n1 n2 折射角分别为 1 2 速度分别为v1 v2 11 sin sin v c n1 22 sin sin v c n2 又 n1 n2 1 2 v1 v2 可得 光在光疏介质中的传播速度比光密介质中的传播速度 大 在光疏介质中的角度 比光密介质中的角度 大 即光从光疏介质进入光密介质时 折射角 小于 入射角 光从光密介质进入光疏介质时 折射角 大于 入射角 2 全反射 阅读课文回答下列问题 当光从光密介质射向光疏介质时 若增大入射角 折射角会如何变化 折射角随着增大 折射角与入射角中哪个角会先增大到 90 此时只有什么光线 折射角 反射光线 全反射 光从光密介质射向光疏介质时 当入射角增大到某一角度时 折射光线完 全消失 只剩反射光的现象 临界角 当折射角刚好为 90 时的入射角 常用 C 表示 根据折射率的定义推导临界角与折射率的关系 n C 1 sin 3 发生全反射的条件 光从光密介质射入光疏介质 入射角大于或等于临界角 4 自然界中的全反射现象 水或玻璃中的气泡看起来特别的明亮 海市蜃楼 沙漠蜃景 三 全反射现象的应用三 全反射现象的应用 1 全反射棱镜 优点 反射率高 失真小 2 光导纤维 结构 外套 光疏介质 内芯 光密介质 优点 容量大 衰减小 传输距离长 抗干扰能力强 具体应用 内窥镜 光纤通信 知识应用知识应用 1 下列说法正确的是 BD A 因为水的密度大于酒精的密度 所以水是光密介质 B 因为水的折射率小于酒精的折射率 所以水对酒精来说是光疏介质 C 同一束光 在光密介质中的传播速度较大 D 同一束光 在光密介质中的传播速度较小 6 2 右图所示 半圆形玻璃砖放在空气中 三条同一颜色 强度相同的光线 均由空气射入 到玻璃砖 到达玻璃砖的圆心位置 下列说法正确的是 ACD A 三条光线中有一条在O点发生了全反射 那一定是aO光线 B 假若光线bO能发生全反射 那么光线cO一定能发生全反射 C 假若光线bO能发生全反射 那么光线aO一定能发生全反射 D 假若光线aO恰能发生全反射 则光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大 3 右图所示 ABCD 是两面平行的透明玻璃砖 AB 面和 CD 面平行 它们分别是玻璃和空气 的界面 设为界面 和界面 光线从界面 射入玻璃砖 再从界面 射出 回到空气中 如果改变光到达界面 时的入射角 则 CD A 只要入射角足够大 光线在界面 上可能发生全反射现象 B 只要入射角足够大 光线在界面 上可能发生全反射现象 C 不管入射角多大 光线在界面 上都不可能发生全反射现象 D 不管入射角多大 光线在界面 上都不可能发生全反射现象 4 用折射率为 1 5 的玻璃制成等边三棱镜 一束光线垂直于棱镜的一个表面入射 下图中 光路正确的是 D 5 右图所示 一束平行光从真空射向一块折射率为 1 5 横截面为半圆形的玻璃砖 下列说 法正确的是 BCD A 只有圆心两侧范围内的光线不能通过玻璃砖 3 2R B 只有圆心两侧范围内的光线能通过玻璃砖 3 2R C 通过圆心的光线将直线穿出不发生偏折 D 圆心两侧范围外的光线将在曲面上发生全反射 3 2R 6 已知介质对某单色光的临界角为 C 则 ABC A 该介质对单色光的折射率等于 Csin 1 B 此单色光在该介质中的传播速度等于c sinC c是光在真空中的传播速度 C 此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的 sinC 倍 D 此单色光在该介质中的频率是在真空中的倍 Csin 1 7 水中有一点光源 在水面上可以看到一个圆形亮斑 若亮斑面积在减小 则水中的光源 A A 正在向上运动 B 正在向下运动 C 正在水平向右运动 D 正在水平向左运动 8 右图所示 一条光线从空气中垂直射到棱镜界面 BC 上 棱镜的折射 率为 这条光线离开棱镜时与界面的夹角为 BD 2 A 30 B 45 C 60 D 90 9 截面为等腰三角形的三棱镜 它的两个底角都为 30 棱镜的折射率为 2 AB CD 7 两条平行光线垂直于棱镜底面入射 右图所示 两条光线由棱镜射出时所成的角度为 A A 30 B 60 C 90 D 120 10 一束光线由空气射向折射率为 2 的某种介质 下列说法正确的是 BC A 当入射角大于 45 一定发生全反射 B 无论入射角是多大 都不能发生全反 射 C 无论入射角是多大 折射角都不会超过 45 D 欲使折射角等于 30 入射角应为 45 11 右图所示为光线在 A B C 三种介质中传播时发生反射和折射的 情况 设光在这三种介质中的传播速度分别为vA vB vC 则关于 vA vB vC的大小关系应是 C A vA vB vC B vA vBvC vB D vA vCn2 C n1 n2 D 以上三种可能性都有 6 一束红光和一束紫光以相同的入射角沿 CO 方向入射 半圆形玻璃砖的下表面 之后沿 OA OB 方向射出 如图 所示 则下列说法中正确的是 A OA 是红光 穿过玻璃砖的时间较短 B OB 是红光 穿过玻璃砖的时间较短 C OA 是紫光 穿过玻璃砖的时间较长 D OB 是紫光 穿过玻璃砖的时间较短 7 如图所示 一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象 下 列说法正确的是 A 红光的偏折最大 紫光的偏折最小 B 红光的偏折最小 紫光的偏折最大 C 玻璃对红光的折射率比紫光大 D 玻璃中紫光的传播速度比红光大 8 如图所示 一束红光和一束蓝光平行入射到三棱镜上 经棱镜折射后 交会在屏上同一 点 若 n1和 n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率 则有 A n1 n2 a 为红光 b 为蓝光 B n1 n2 a 为蓝光 b 为红光 C n1 n2 a 为红光 b 为蓝光 D n1 n2 a 为蓝光 b 为红光 9 一细束红光和一细束紫光分别以相同入射角由空气射入水中 如图标 出了这两种光的折射光线 a 和 b r1 r2分别表示 a 和 b 的折射角 以下 说法正确的是 A a 为红光折射光线 b 为紫光折射光线 B a 为紫光折射光线 b 为红光折射光线 C 水对紫光与红光的折射率 n1与 n2之比 n1 n2 sinr1 sinr2 D 紫光与红光在水中波速 v1与 v2之比 v1 v2 sin