人教版选修34 第十三章 1 光的反射和折射 课件（42张）.ppt

1光的反射和折射,第十三章光,学习目标,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.,内容索引,重点探究启迪思维探究重点,达标检测检测评价达标过关,自主预习预习新知夯实基础,自主预习,一、反射定律和折射定律,1.光的反射(1)反射现象：光从第1种介质射到它与第2种介质的时，一部分光会到第1种介质的现象.(2)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，光路是的.,分界面,返回,同一平面,法线的两侧,等于,可逆,2.光的折射(1)光的折射现象光从第1种介质射到它与第2种介质的时，一部分光第2种介质的现象，称为光的折射现象.(2)折射定律(如图1所示)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；与_成正比，即n12(式中n12是比例常数).(3)在光的折射现象中，光路是的.,图1,同一平面,法线的两侧,入射角的正弦,折射角的,分界面,进入,正弦,可逆,二、折射率,1.定义光从真空射入某种介质发生折射时，与之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率.即n.2.折射率与光速的关系某种介质的折射率，等于光在中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n.3.理解由于cv，故任何介质的折射率n都(填“大于”“小于”或“等于”)1.,入射角的正弦,折射角的正弦,真空,大于,1.判断下列说法的正误.(1)光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一定发生变化.()(2)入射角增大为原来的2倍，折射角和反射角也都增大为原来的2倍.()(3)介质的折射率越大，光在这种介质中传播速度越快.()(4)由折射率的定义式n得出，介质的折射率与入射角1的正弦成正比，与折射角2的正弦成反比.(),即学即用,答案,2.一束光从真空进入某介质，方向如图2所示，则该介质的折射率为_，若光在真空中的传播速度为c，则光在该介质中的传播速度为_.,答案,图2,重点探究,一、反射定律和折射定律,导学探究,答案不相同.看见水中的鱼是光的折射现象，看见岸上树的倒影是光的反射现象.,在岸上往平静的水面观察，我们既可以看见水中的鱼，又可以看见岸上树的倒影.(1)这两种现象产生的原因相同吗？,答案,(2)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，这是为什么？,答案从鱼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，所以叉鱼时要对着所看到的鱼的下方叉.,答案,知识深化,反射定律和折射定律应用的步骤(1)根据题意画出光路图.(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、反射角、折射角均是光线与法线的夹角.(3)利用反射定律、折射定律及几何规律列方程求解.,例1如图3所示为某种透明介质的截面图，aoc为等腰直角三角形，bc为半径r12cm的四分之一圆弧，ab与水平屏幕mn垂直并接触于a点.一束红光射向圆心o，在ab分界面上的入射角i45，结果在水平屏幕mn上出现两个亮斑.已知该介质对红光的折射率为n，求两个亮斑与a点间的距离分别为多少.,图3,答案,解析,答案见解析,解析光路图如图所示，设折射光斑为p1，折射角为r，,设反射光斑为p2，由几何知识可得oap2为等腰直角三角形，故ap212cm.,二、折射率,导学探究,如表所示是在探究光由真空射入某种透明介质发生折射的规律时得到的实验数据.请在表格基础上思考以下问题：,(1)随着入射角的增大，折射角怎样变化？,答案折射角增大.,(2)当入射角与折射角发生变化时，有没有保持不变的量(误差允许范围内)?,答案入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不变.,答案,知识深化,对折射率的理解1.折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关，与介质的密度没有必然联系.2.折射率的计算(1)n，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.(2)n.,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4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.已知玻璃半圆截面的半径为r，.求玻璃材料的折射率.,图4,答案,解析,解析画出光路图如图所示.,其中一束光沿直线穿过玻璃，可知o点为圆心.另一束光从a点沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为b，设入射角为1，折射角为2，,由余弦定理知：bpr，折射角为：260.,无论光从玻璃射向空气还是从空气射向玻璃，在表示介质的折射率时，一定是空气中的光线和法线的夹角的正弦与介质中的光线和法线的夹角的正弦的比值，也就是说介质的折射率一定大于1.,针对训练如图5所示，一束激光垂直于ac面照射到等边玻璃三棱镜的ab面上.已知ab面的反射光线与折射光线的夹角为90.光在真空中的传播速度为c.求：(1)玻璃的折射率；,解析如图所示，由几何关系知：光在ab界面的入射角160，折射角230，,答案,解析,图5,(2)激光在玻璃中传播的速度.,答案,解析,三、实验：测定玻璃的折射率,1.实验原理用插针法确定光路，找出与入射光线相应的出射光线，就能在玻璃砖中画出对应的折射光线，从而可以测出一组对应的入射角和折射角，根据折射定律，便可求出玻璃的折射率.2.实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉(34枚)、量角器、直尺、铅笔.,3.操作步骤(1)把白纸用图钉钉在木板上.(2)沿玻璃砖的一个面画一条线aa作为界面，过aa上一点o作垂直于aa的直线nn作为法线，过o点画一条入射光线ao，使入射角1适当大些，如图6所示.,图6,(3)在ao线上竖直地插两枚大头针p1、p2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa重合.(4)沿玻璃砖的另一侧面画一条直线bb.(5)在玻璃砖的bb一侧白纸上竖直地立一枚大头针p3，调整视线，同时移动大头针p3的位置，当p3恰好能同时挡住玻璃砖aa一侧所插的大头针p1、p2的像时，把大头针p3插好.(6)在玻璃砖bb一侧再竖直地插一枚大头针p4，使p4能挡住p3本身，同时也能挡住p1、p2的像.,(7)记下p3、p4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过p3、p4连一条直线bo交bb于o点，连接oo，oo就是入射光线ao在玻璃砖内的折射光线，折射角为2.(8)用量角器量出入射角1和折射角2的大小.(9)改变入射角1，重复上面的步骤再做三、四次，量出相应的入射角和折射角.(10)算出不同入射角时的值，求出几次实验中的平均值就是玻璃的折射率.,4.注意事项(1)实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动.(2)不能用手触摸玻璃砖光洁面，更不能把玻璃砖当尺子用.(3)大头钉应竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针p1与p2间、p3与p4间的距离应适当大些，以减小确定光路方向时造成的误差.(4)实验中入射角不宜过小或过大，否则会使测量误差增大.(5)本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖，而是采用三棱镜、半圆形玻璃砖等，那么只要出射光线和入射光线不平行，同样能测出折射率.,例3在用三棱镜测定玻璃折射率的实验中，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧垂直白纸插入两枚大头针p1和p2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使p1的像被p2挡住，接着在眼睛所在的一侧垂直白纸插两枚大头针p3、p4，使p3挡住p1、p2的像，p4挡住p3和p1、p2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图7所示.(1)在本题的图上画出所需的光路；,图7,答案见解析,答案,解析,解析如图所示，画出通过p1、p2的入射光线，交ac面于o，画出通过p3、p4的出射光线交ab面于o.则光线oo就是入射光线p1p2在三棱镜中的折射光线.,(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是_，_，在图上标出它们；,答案见解析,答案,解析,解析过o点作ac面的法线，在所画的图上注明入射角1和折射角2，用量角器量出1和2.,(3)计算折射率的公式是_.,答案见解析,测定玻璃折射率的基本思路：(1)确定一条从空气斜射入玻璃(或者从玻璃斜射入空气)的光路.(2)通过作图确定入射角和折射角.(3)由折射率的定义式n计算出玻璃的折射率.,达标检测,1.(对折射率的理解)(多选)关于折射率，下列说法正确的是,答案,1,2,3,4,解析,d.同一频率的光由真空进入不同介质时，折射率与光在介质中的波长成反比,解析介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，故选项a、b均错误；由于真空中的光速是个定值，故n与v成反比是正确的，这也说明折射率与光在该介质中的传播速度是有联系的，选项c正确；由于vf，当f一定时，v与成正比，又n与v成反比，故n与也成反比，选项d正确.,1,2,3,4,2.(折射定律的应用)一条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.75b.90c.105d.120,答案,1,2,3,4,解析,解析如图所示，根据折射定律,1,2,3,4,230，反射光线与折射光线的夹角1804530105，c正确.,3.(测定玻璃的折射率)在测定玻璃的折射率的实验中，某同学由于没有量角器，他在完成了光路图后，以o点为圆心、10cm为半径画圆，分别交线段oa于a点，交线段oo的延长线于c点，过a点作法线nn的垂线ab交nn于b点，过c点作法线nn的垂线cd交nn于d点，如图8所示.用刻度尺量得ob8cm，cd4cm，由此可得出玻璃的折射率n_.,答案,1,