2013届高考物理 核心要点突破系列 第19章第二节《光的折射》课件 新人教版选修3-4

第二节光的折射 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第二节 课前自主学案 目标概览 目标概览 学习目标 1 理解反射定律的确切含义 并能用来解释有关光现象和计算有关的问题 2 知道反射现象中光路是可逆的 并能用来处理有关的问题 3 理解折射定律的确切含义 并能用来解释有关光的现象和计算 4 知道折射光路是可逆的 并能用来处理有关问题 5 知道折射率的定义 及其与光速的关系 并能进行有关计算 重点难点 1 光的折射定律及其应用 2 理解折射率的确切含义并进行有关计算 课前自主学案 一 光的反射1 反射现象 光从一种介质射到另一种介质的界面上再 的现象 2 反射定律 反射光线跟入射光线和法线在 内 且反射光线和入射光线 反射角 入射角 返回到这种介质 同一平面 在法线两侧 等于 3 分类 可分为 反射和 反射 使平行入射的光线沿 方向反射出去的反射叫漫反射 使平行入射的光线沿 方向平行反射出去的反射叫镜面反射 无论是镜面反射还是漫反射 每条反射光线都遵守光的反射定律 4 光路可逆原理 所有的几何光路都是可逆的 镜面 漫 不同 同一 5 平面镜的作用和成像特点 1 作用 只改变光束的传播方向 不改变光束的聚散性质 2 成像特点 等大 立的 像 物和像关于 对称 正 虚 镜面 6 平面镜成像作图法 1 反射定律法 从物点作任意两条光线射向平面镜 由反射定律作其反射光线 两条反射光线的反向延长线的交点为虚像点 2 对称法 作物点到镜面的垂直线 垂直线上镜面另一侧与镜面对称的点为虚像点 对称法只能确定像的位置 作光路图时必须补画光线 入射光线 法线 两侧 核心要点突破 一 平面镜及其成像1 平面镜 反射面是平面 是利用反射来控制光路和成像的光学器材 2 平面镜的光学性质平面镜不能改变光束的性质 但能够改变光束的方向 例如 在图19 2 1甲中 平行光束入射 图19 2 1 到平面镜M上 经平面镜的反射其传播方向改变了 角 但仍为平行光束 在图乙中 由S点光源发出的发散光束经平面镜反射后仍为发散光束 即光束的性质没有改变 3 平面镜成像的特点 物体在平面镜中成等大 正立的虚像 物和像关于平面镜对称 4 平面镜成像的原理是理解和完成各种问题的基础观察者认为 光是从射入眼睛的光线的反向延长线的交点发出的 由此来判断物体像的位置 平面镜成像就是物体发出的光线 或反射光源发出的光线 经平面镜反射 其反射光线的反向延长线的交点形成 因此它是虚像 不是实际光线会聚而成 5 作平面镜成像的光路图由于平面镜成像时 物 像关于镜面对称 因此可以先由对称性确定每个像点的位置 再补画入射和反射光线 注意镜后的反向延长线用虚线 虚线不加箭头 6 平面镜的视场问题及处理方法 1 确定眼在什么范围能通过镜看到完整或局部的物或像 确定视场的方法是 先定像的位置 再画出边界光线 则边界光线的公共部分就是观察完整像的视场 而非公共部分是可观察局部的像 2 眼在确定的位置能看到物或像的哪些部分 对这一类问题 常是应用光路可逆性 把眼看作 发光体 眼所 发的光 通过镜能 照亮 的区域 即眼所能看到的区域 二 对折射定律的理解1 折射定律中角度的应用 保证介质的折射率n 1 1 1指光在真空 或空气 中与法线的夹角 当光由真空 或空气中 射入介质中时 1指入射角 当光由介质射入真空 或空气中时 1指折射角 2 2指光在介质中与法线间的夹角 可能是入射角 也可能是折射角 3 光从一种介质进入另一种介质 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 特别提醒 应用光的反射和折射讨论问题时 不能以界面为标准而应以法线为标准来确定入射角 反射角 折射角 为此 解题时应先画出光路图 按定义正确找出入射角 反射角和折射角后 再进行分析讨论 三 对折射率的正确理解1 物理意义 折射率是描述介质对光线偏折能力大小的物理量 n越大 对光线的偏折程度就越大 每种介质 入射角的正弦跟折射角的正弦之比是个常数 但不同的介质具有不同的常数 说明常数反映着介质的光学特性 2 影响折射率的因素折射率n是反映介质的光学性质的物理量 它的大小只能由介质本身及光的频率 以后将会学到 共同决定 与入射角 折射角的大小无关 不能认为折射率n与入射角的正弦成正比 与折射角的正弦成反比 同一种介质的折射率不随入射角 折射角的改变而发生变化 课堂互动讲练 一个点光源S 放在平面镜MN前 若MN不动 光源S以速度2m s沿与镜面成60 角的方向向右做匀速直线运动 如图19 2 2所示 则光源在镜中的像将 图19 2 2 解析 引起像移动的速度是物垂直镜面的分速度 作S的像S 可用对称法 并作经时间t后的位置S1及像S 1 由几何对称关系可知SS1 S S 1 故得像S 将沿S O线以v 2m s的速率做直线运动 故C正确 图19 2 3 答案 CD 点评 在物像关于平面镜对称的基础上 由运动过程确定初末状态物像的位置关系 是分析此类问题的常用方法之一 图19 2 4 解析 选B 找出像点S 后 SS 连线与平面镜垂直 P为垂足 M为镜与水平直线OS的交点 由几何关系可知 MSS 为等边三角形 当平面镜向右水平运动时 平面镜成像的性质不变 又由于平面镜向右运动时 PMS不变 则 MSS 形状不变 只是边长在缩短 因为S点不动 则S 点沿S S连线向S运动 并且在相同时间内 S 向S移动的距离与M向S移动的距离相等 即S 向S运动的速率与M向S移动的速率相等 图19 2 5 答案 68 变式训练2 2011年河南省高三第一次质量预测 如图19 2 6所示 眼睛在a处看到鱼在水中的b处 若从a处射出一束激光欲照射到鱼身上 则激光应对着哪一位置射出 A b的下方B b的上方C b处D 无法确定 图19 2 6 解析 选C 人眼看到的是鱼的虚像 鱼发出的光线经水面折射后进入人眼 由光路可逆知当激光从a向b发射时 经水面折射后将刚好照射到鱼身上 一个圆柱形筒 直径为12cm 高16cm 人眼在筒侧上方某处观察 所见筒侧的深度为9cm 当筒中盛满液体时 则人眼又恰能看到筒侧的最低点 求 1 此液体的折射率 2 光在此液体中的传播速度 自主解答 先画出一个圆柱形筒 筒高为H 16cm 直径d 12cm 人眼在A处 筒侧底部 最低点 为B 筒内无液体时 人眼能见深度h 9cm 筒内盛满液体时 人眼能看到B点 根据光的折射画出光路如图19 2 7所示 图19 2 7 答案 见自主解答 点评 解决此类问题的关键是审清题意 完成光路图 对于人眼看见某处 应明确是直接看见或是通过折射或反射看见 必要时可利用光路的可逆原理 解题中注意结合几何关系 变式训练3 2011年高考新课标全国卷 一半圆柱形透明物体横截面如图19 2 8所示 底面AOB镀银 图中粗线 O表示半圆截面的圆心 一束光线在横截面内从M点入射 经过AB面反射后从N点射出 已知光线在M点的入射角为30 MOA 60 NOB 30 求 1 光线在M点的折射角 2 透明物体的折射率 图19 2 8 解析 1 如图所示 透明物体内部的光路为折线MPN Q M点相对于底面EF对称 Q P和N三点共线 设在M点处 光的入射角为i 折射角为r OMQ PNF 根据题意有 30 由几何关系得 PNO PQO r 于是 r 60 且 r 由 式得r 15 2 根据折射率公式有sini nsinr 玻璃砖两表面平行 厚度为h 一束光从上表面射入玻璃中 从下表面射出 如图19 2 9所示 入射角为i 求 1 出射角i 2 出射点对入射点偏移的距离d 从计算结果中你能看出偏移距离d与什么有关系 图19 2 9 答案 见解析 变式训练4若在玻璃砖下方放一块未知材料制成的透明砖 如图19 2