湖北省丹江口市高中物理第十三章光第一节光的反射和折射光的折射（2）课件新人教版选修3-4.ppt

光的折射 海市蜃楼 光到底是什么 17世纪明确形成了两大对立学说 牛顿 惠更斯 微粒说 波动说 19世纪初证明了波动说的正确性 由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风 19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说 光具有粒子性 这里的光子完全不同于牛顿所说的 微粒 光的本性 光既具有波动性 又具有粒子性 当窄光束由空气斜射向水面或者玻璃表面时 光的反射和折射现象是怎样的 下面的这副画面 你能解释它的拍摄光路吗 通过今天的学习后 你是不是明白了呢 一 光的反射和折射 动画演示1 动画演示2 N N 空气 玻璃 i r O A B 特点 三线共面 分居法线两侧 界面 法线 入射光线 折射光线 入射角 折射角 a 反射角 1 现象 光从空气射到玻璃上 在界面上一部分光发生反射 回到空气中 另一部分光射入玻璃中 并改变了原来的传播方向 2 定律 1 反射定律 反射光线与入射光线 法线在同一个平面内 反射光线与入射光线分别位于法线两侧 反射角等于入射角 2 折射定律 折射光线与入射光线 法线在同一个平面内 折射光线与入射光线分别位于法线两侧 又称为斯涅耳定律 思考 折射角与入射角有什么关系呢 一 光的反射和折射 在初中已经学过 折射光线跟入射光线和法线在同一平面内 折射光线和入射光线位于法线的两侧 但是 入射角和折射角之间究竟有什么定量关系呢 1621年 荷兰数学家斯涅耳终于找到了入射角和折射角之间的规律 斯涅耳 二 光的折射率 入射角i1020304050607080 折射角r6 613 219 525 430 735 338 841 1 i r1 511 511 541 571 631 701 801 95 Sini sinr1 511 501 501 501 501 501 501 50 入射角的正弦跟折射角的正弦成正比 n n为常数 结论 即 思考 如果将玻璃换成其它介质 入射角和折射角的正弦之比是否具有相同的结论 光从空气进入玻璃 Sini sinr1 511 501 501 501 501 501 501 50 入射角i1020304050607080 折射角r6 613 219 525 430 735 338 841 1 玻璃 水 折射角r7 514 922 128 935 240 64547 8 Sini sinr1 331 331 331 331 331 331 331 33 金刚石 折射角r4 18 111 915 418 52122 924 Sini sinr2 422 432 422 422 412 422 412 42 可看出 光从空气 真空 进入同一种介质 总有入射角与折射角的正弦之比相等 不同介质比值不同 思考 如果将玻璃换成其它介质 入射角和折射角的正弦之比是否具有相同的结论 1 折射定律 1 折射光线 入射光线 法线在同一平面内 2 折射光线 入射光线在法线两侧 3 入射角的正弦跟折射角的正弦成正比 如果用n12来表示这个比例常数 就有 二 光的折射率 光从真空中进入某种介质发生折射时 入射角的正弦和折射角的正弦之比 2 折射率 光从一种介质射入另一种介质时 虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n 但是对不同的介质来说 这个常数n是不同的 它是一个反应介质光学性质的物理量 物理学中把光从真空射入某种介质发生折射时 入射角与折射角的正弦之比n 叫做这种介质的绝对折射率 研究表明 光在不同介质的速度不同 这也是光发生折射的原因 3 某种介质的折射率 等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比 即 所有介质的折射率都大于1 二 光的折射率 不同介质的绝对折射率 酒精1 36金刚石2 42玻璃1 5 1 9二硫化碳1 63水晶1 55水1 33乙醚1 35空气1 00028 4 对于折射率应从下面几个层次来理解 1 在光的折射现象中 折射角随着入射角的变化而变化 而两角的正弦值之比是个常数 2 对于不同的介质 此常数的值是不同的 n是一个反应介质光学性质的物理量 3 介质的折射率是由介质本身性质决定的 它取决于光在介质中传播的速度 二 光的折射率 三 光路是可逆的 光若从介质进入真空 则 1是指真空中的折射角 注意 本节小结 1 折射定律 2 折射率 1 角度关系 n n n 从真空进入介质 从介质进入真空 1 共面 两侧 2 方向关系 2 速度关系 n 3 物理学的研究方法 实验研究 i r 思考 光线从空气中以入射角i射在玻璃砖的上表面上 穿过玻璃砖后 又射入空气中 如果玻璃砖的上下表面是平行的 求光线从玻璃砖射出后的传播方向的特点 单色光经玻璃砖后 侧移而传播方向不变 玻璃是一种透明介质 光从空气入射到玻璃的界面上会发生折射 如何把玻璃的折射率测出来 四 知识应用1实验演示 测玻璃砖的折射率 实验器材 玻璃砖 白纸 大头针若干 铅笔 直尺 量角器等 实验原理 1 根据折射率的定义 要测折射率 必须知道与一个折射现象对应的折射角和入射角 空气 玻璃 i r 界面 法线 实验过程 演示 四 知识应用2观察水中的鱼 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 在某些地区将提前 在另一些地区将延后D 不变 四 知识应用3大气对光的折射 演示 例1 光线以30 的入射角从玻璃射向空气 它的反射光线与折射光线成90 夹角 则玻璃的折射率为 五 例题与练习 光在某种介质中的传播速度是2 122 108m s 当光线以30 入射角由该介质射入空气时 折射角为多少 例2 45 练习 1 光线从空气中射入折射率为4 3的水中 已知光线与水平面夹角为37度 求光在水中的折射角为多少 速度为多少 sin37 0 6 sin53 0 8 2 如图所示 三棱镜的顶角是30度 光线