131.1光的反射和折射(上课用)

第十三章光

第一节光的反射和折射1共53页光是如何传播的？光在同一、均匀、透明物质中沿直线传播如果光从一种均匀物质中射到另一种物质的外表时会怎样呢？2共53页一、光的反射：光从一种均匀的物质射到另一种物质的外表上时，光会改变传播方向，又返回到原先的物质中.这就是光的反射。人眼能看到不发光的物体，就是因为物体反射的光进到人的眼睛里.光照到原先不发光的物体时，你能看到物体吗？3共53页AOBNMM′平面镜MM′入射光线AO入射点O反射光线OB法线ONα入射角αβ反射角β4共53页反射定律三线同面两线分居两角相等1、反射光线跟入射光线和法线在同一平面内；3、反射角等于入射角.2、反射光线和入射光线分居在法线的两侧;注意〔１〕法线是镜面的垂线，也是两线的角平分线。〔２〕入射角增大，反射角也增大。〔３〕入射角为零，反射角也为零。5共53页ir在光的反射中光路是可逆的。

让入射光线逆着原反射光线的方向射到镜面，观察反射光线的位置。说明：光路可逆反射光线恰巧是逆着原入射光线方向射出的6共53页二、光的折射1、有趣的光的折射现象7共53页实验演示结论：光从空气射到玻璃上，在界面上一局部光发生反射，回到空气中；另一局部光射入玻璃中，并改变了原来的传播方向．光从一种介质射入到另一介质时传播方向发生改变的现象，叫做光的折射．θ1θ2空气玻璃NN'AOBθ1入射光线和法线的夹角——入射角θ2折射光线和法线的夹角——折射角8共53页折射定律θ1θ2空气玻璃NN'AOB斯涅耳

入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，如果用n来表示这个比例常数，就有：光的折射定律〔斯涅耳定律〕找到了入射角和折射角之间的规律．1621年，荷兰数学家入射角和折射角之间究竟有什么定量关系呢？9共53页光传播到两种介质交界面时，同时发生反射和折射现象．

折射定律

2、一般的情况下，一束光射在两个介质的界面上会同时产生反射和折射，其中反射光线遵循反射定律，折射光线遵循的规律．〔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〕，它是反映介质的光学性质的物理量．θ1θ2空气介质NN'AOBCθ310共53页光从空气斜射入玻璃光从水斜射入空气

光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角；

光从水或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。观察总结：11共53页折射率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，叫做这种介质的折射率．研究说明，光在不同介质的速度不同，这也正是光发生折射的原因．

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112共53页5.几种介质的折射率(比较密度〕介质折射率金刚石2.42二硫化碳1.63真空折射率=1介质折射率岩盐1.55酒精1.36水晶1.55玻璃1.5-1.8水1.33空气1.000286.意义：反映介质对光的偏折能力的大小7.折射原因：光在不同介质中的速度不同13共53页折射率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．3、介质的折射率的大小由介质本身及入射光的频率决定，与入射角，折射角的大小无关．4、由于不同频率的色光在同一种介质中传播速度不同，红光的传播速度最大，折射率最小，紫光的春播速度最小，折射率最大．14共53页应用1：人在水上看到物体的像，比实际物体位置偏上，感觉水比较浅。15共53页应用2：p47例题16共53页海市蜃楼现象17共53页问题：玻璃是一种透明介质，光从空气入射到平行玻璃砖的界面上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？四、学生实验：测玻璃砖的折射率18共53页1、原理：折射定律

2、方法：用插针法研究某一条光线经过平行玻璃砖，测出折射角和入射角。空气玻璃i=?r=?界面法线3、实验器材：玻璃砖、白纸、大头针假设干、铅笔、直尺、量角器19共53页〔1〕铺纸〔将白纸用图钉固定在木板上〕Ｏ'ＢＣＤ〔2〕在白纸上画一条线aa’作为界面，过aa’上的一点O〔作为入射点〕画法线N’N,并画AO作为入射光线〔3〕把玻璃砖放在白纸上，使它的一边与aa’对齐〔确保O为实际入射点〕，确定〔如何确定，联想验证平行四边形定那么实验中记录力的方向〕玻璃砖的另一界面bb’〔确保出射点准确〕步骤20共53页〔6〕连接OO’，入射角i=∠AON’,折射角r＝∠NOO’，用量角器量出入射角和折射角，求出对应的正弦值，记录在表格中〔5〕移去在大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线DC与bb’交于o’〔作为实际出射点〕，直线O’D代表沿AO方向入射光通过玻璃砖后的传播方向〔4〕在直线AO上竖直插大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线让P2挡住P1的像。再在另一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3、P2、P1的像，记下P3、P4位置21共53页〔7〕用上述方法求出入射角分别为300、450、600时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中〔8〕算出不同入射角时的入射角与折射角的正弦比值，最后求出几次实验的平均值为折射率5、本卷须知：〔1〕入射角一般取15o→75o为宜〔太小，相对误差大；太大,使折射光线弱，不易观察〕〔2〕插针要竖直，且间距适当大些〔精确确定光路〕〔3〕插针法实验，玻璃砖不能动〔移动会改变光路图〕〔4〕确定边界线时严禁把玻璃砖当尺子用〔损坏玻璃砖〕，画边界线时描两点确定边界线〔5〕玻璃砖宽度在5cm以上〔让折射光线长点以减小误差〕22共53页典例分析1､关于折射率的概念例1:一束光从某种介质射入空气中时,入射角θ1=30°,折射角θ2=60°,折射光路如以下图所示,那么以下说法正确的选项是()A.此介质折射率为B.此介质折射率为C.此介质的折射率大于空气的折射率D.光在介质中的速度比空气中大BC23共53页2.如果光以同一入射角从真空射入不同介质,那么()A.折射角越大,表示这种介质对光线的偏折作用越大B.折射角越大,表示这种介质对光线的偏折作用越小C.折射角越小,表示这种介质对光线的偏折作用越大D.折射角越小,表示这种介质对光线的偏折作用越小BC24共53页二､有关折射率的计算问题例2:一细杆AB的一局部贴着柱形容器的内壁插入装满某种透明液体的容器内,眼睛沉着器的边缘D斜往下看去,发现细杆的A端经液面反射的像恰好与B端经液面折射形成的像重合,如以下图所示,容器直径CD=4cm,AB=7cm,AC=3cm,那么该液体的折射率为多少?答案:1.1325共53页 稳固练习2如以下图所示,空气中有一块横截面呈扇形的玻璃砖,折射率为现有一细光束,垂直射到AO面上,经玻璃砖反射､折射后,经OB面平行返回,∠AOB为135°,圆的半径为r,那么入射点P点距圆心O的距离为()C26共53页4.一束光由空气射入某介质,当入射光线和界面的夹角为30°时,折射光线恰好与反射光线垂直,那么光在该介质中的传播速度是()答案:D27共53页5､实验:测定玻璃砖的折射率例3:某同学用“插针法〞做测定玻璃折射率实验时,他的方法和操作步骤都正确无误,但他处理实验记录时,发现玻璃砖的两个光学面aa′和bb′不平行,如以下图所示,那么()A.P1P2与P3P4两条直线平行B.P1P2和P3P4两条直线不平行C.他测出的折射率偏大D.他测出的折射率不受影响BD28共53页能力提升6两束细平行光a和b相距为d,从空气中互相平行地斜射到长方体玻璃砖的上外表,如下图,假设玻璃对a的折射率大于对b的折射率,当它们从玻璃砖的下外表射出后,有()A.两束光仍平行,间距等于dB.两束光仍平行,间距大于dC.两束光仍平行,间距小于dD.两束光不再平行解析:光路如下图由光路图可知d′<d,故C选项正确..29共53页四､综合､创新与拓展例4:假设地球外表不存在大气层,那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比()A.将提前B.将延后C.某些区域将提前,在另一些区域将延后D.不变答案:B30共53页3.在某地的观察者看见太阳刚从地平线升起时,关于太阳的实际位置以下表达正确的选项是()A.太阳位于地平线上方B.太阳位于地平线下方C.太阳位于地平线上D.大气密度未知,无法判断答案:B31共53页4.让光线斜射过两面平行的玻璃砖,以下判断正确的选项是()A.出射光线的方向与玻璃的折射率有关,n越大那么偏向角越大B.出射光的方向与玻璃砖的厚度有关C.光线通过玻璃砖后侧向移动而方向不变D.光线通过玻璃砖时,没有发生偏折,出射方向不变答案:C32共53页5.以下说法正确的选项是()A.光从一种介质进入另一种介质时,一定会发生偏折B.光从空气进入介质,折射角大于入射角C.光从空气进入介质,速度要减小D.折射即指光的传播方向发生改变的现象答案:C33共53页8.一条光线以40°的入射角从真空中射到平板透明材料上,光的一局部被反射,一局部被折射,折射光线与反射光线的夹角可能是()A.小于40° B.在50°—100°之间C.在100°—140°之间 D.大于140°解析:由光路图可知光由真空射入介质中折射,折射角0°<θ<40°,故C选项正确.答案:C34共53页 9.△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面.a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN,在棱镜侧面OM､ON上反射和折射的情况如下图.由此可知()A.棱镜内a光的传播速度比b光的小B.棱镜内a光的传播速度比b光的大C.a光的频率比b光的高D.a光的波长比b光的长答案:BD35共53页 10.一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和透射光束2.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,将半圆柱绕通过O点垂直于图面的轴线顺时针转过15°,如图中虚线所示,那么()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°答案:BC36共53页 11.由某种透明物质制成的等腰直角棱镜AOB,两腰都为16cm,且两腰与Ox和Oy轴都重合,如下图,从BO边的C点注视A棱,发现A棱的位置在D点,在C､D两点插上大头针,测出C点的坐标为(0,12),D点的坐标为(9,0),由此可以算出该透明物质的折射率为多大?37共53页 12.如下图,用某种透光物质制成的直角三棱镜ABC;在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头钉P