新教材2025版高中物理第四章光1.光的折射学生用书新人教版选择性必修第一册

1.光的折射新课程标准核心素养目标1.通过试验，理解光的折射定律2．会测量材料的折射率物理观念理解折射率的物理意义科学思维理解光的折射定律，并能用来说明和计算有关的问题科学探究驾驭测定玻璃折射率的试验，会解决与试验相关的问题必备学问·自主学习——突出基础性素养夯基一、折射定律1.光的反射和光的折射(1)光的反射：光从第1种介质射到第1种介质与第2种介质的________时，一部分光会返回到第1种介质，这种现象叫作光的反射．如图所示．(2)光的折射：光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会________的现象．2．折射定律(1)内容：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法线的________；入射角的正弦与折射角的正弦成________，即________＝n12.(2)在光的反射和折射现象中光路是________的．二、折射率1．定义光从________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，叫作这种介质的肯定折射率，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．特点任何介质的折射率都大于1.【思索辨析】推断正误，正确的画“√”，错误的画“×”．(1)光从一种介质进入另一种介质时，传播方向肯定发生变更．()(2)折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍．()(3)光在同一种匀称介质中传播时，也可以发生折射现象．()(4)当入射角为0°时，折射角等于0°.()(5)入射角变更，折射角也随之变更，但入射角肯定大于折射角．()(6)折射率跟折射角的正弦成反比．()(7)介质的折射率越大，光在这种介质中传播速度越快．()情境思索：将一根筷子斜插入装有水的茶缸中，可以看到水中的筷子向上弯了．如何说明视察到的现象？提示：水中的筷子发生了折射现象．关键实力·合作探究——突出综合性素养形成探究点一光的折射和折射定律导学探究有阅历的渔民叉鱼时，不是正对着看到的鱼去叉，而是对着所看到鱼的下方叉，如图所示．你知道这是为什么吗？探究总结1.光的传播方向光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变更(斜射)，并非肯定变更，当光垂直界面入射时，传播方向就不发生变更．2．光的传播速度光从一种介质进入另一种介质时，传播速度肯定发生变更，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，光传播的速度发生变更．3．入射角与折射角的大小关系光从一种介质进入另一种介质时，折射角与入射角的大小关系不要一概而论，要视两种介质的折射率大小而定．当光从真空斜射入介质时，入射角大于折射角；当光从介质斜射入真空时，入射角小于折射角．典例示范例1如图所示，一小孩站在宽6m的河边，在他正对面的岸边有一距离河面高度为3m的树，树的正下方河底有一块石头，小孩向河面看去，可同时看到树顶和石头两者的像，并发觉两个像重合，若小孩的眼睛离河面高为1.5m.问题：河水的折射率为43思维方法解决光的折射问题的思路(1)依据题意画出正确的光路图．(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要留意入射角、折射角均是与法线的夹角．(3)利用折射定律列式求解．针对训练1一束光线从空气射向折射率为2的玻璃内，入射角为45°，下面光路图中正确的是()针对训练2(多选)如图所示，把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，且让半球的凸面对上．从正上方(对B来说是最高点)竖直向下分别视察A、B中心处报纸上的文字，下面的视察记录正确的是()A．看到A中的字比B中的字高B．看到B中的字比A中的字高C．看到A、B中的字一样高D．看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高探究点二折射率探究总结1.关于正弦值当光由真空射入某种介质中时，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以变更的，但正弦值之比是一个常数．2．关于常数n入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数，但不同介质具有不同的常数，说明常数反映着该介质的光学特性．3．光的传播速度介质的折射率n跟光在其中的传播速率v有关，即n＝cv，由于光在真空中的传播速率c大于光在任何介质中的传播速率v，所以任何介质的折射率n都大于1.因此，光从真空斜射入任何介质时，入射角均大于折射4．确定因素介质的折射率是反映介质光学性质的物理量，它的大小只由介质本身及光的性质共同确定，不随入射角、折射角的变更而变更．典例示范例2将自然光引入室内进行照明是一种新型的绿色能源技术．某科技爱好小组设计了一种接收太阳光的试验装置，如图为过装置中心轴线的截面，上部的集光球是半径为R的某种匀称透亮材料的半球体，下部为导光管，两部分的交界面是PQ.若只有PQ上方高度h＝32R范围内的光束平行于PQ射入后，能干脆通过PQ思维方法折射率问题的分析方法解决此类光路问题，关键是辨清“三线、两角、一界面”间的关系．留意以下几点：(1)依据题意正确画出光路图．(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，留意入射角、反射角、折射角的确定．(3)利用反射定律、折射定律求解．(4)留意光路可逆性的利用．针对训练3如图所示为一横截面为直角三角形的三棱镜，∠B＝90°，∠C＝30°.一束与AB边成θ＝30°角的光线射向AB面，在棱镜中经过BC边一次反射后从AC边射出，出射光线的折射角为60°.则这种材料的折射率为()A．2B．3C．43针对训练4如图所示，一个截面为矩形的水池，池底有一垂直于池壁的线形发光体，长度l＝3m，当池中未装水时，一高h＝1.5m的人站在距池边s1＝2m的A点，只能看到发光体的左端点．当将水池加满水时，人需移动到距池边s2＝3m的B点时，才只能看到发光体的左端点．已知发光体的右端紧靠站人一方的池边，人站的位置与发光体在同一竖直面内，不计人眼到头顶的距离．求：(1)水池中水的折射率；(2)人站在B点时看到的左端点的像到发光体的距离．课堂检测·素养提升——突出创新性素养达标1.如图所示的四种情景中，属于光的折射的是()2．假如光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越大的介质()A．折射角越大，表示这种介质对光的偏折作用越大B．折射角越大，表示这种介质对光的偏折作用越小C．折射角越小，表示这种介质对光的偏折作用越大D．折射角越小，表示这种介质对光的偏折作用越小3.如图所示，光在真空和某介质的界面MN上发生折射，由图可知()A．光是从真空射入介质的B．介质的折射率为3C．介质的折射率为3D．反射光线与折射光线的夹角为60°4．(多选)依据漫画，下列说法中正确的是()A．人看到的是鱼的实像，位置变浅了些B．人看到的是鱼的虚像，位置变浅了些C．鱼看到的是人的实像，位置偏低了些D．鱼看到的是人的虚像，位置偏高了些5．如图所示为平安防盗门上的视察孔(俗称“猫眼”)，直径为d，为了扩大向外视察的范围，在孔中完全嵌入折射率为n的透亮材料，透亮材料由圆柱体和顶角为60°的球冠组成，猫眼的平面部分正好和平安门内表面平齐，门的厚度为33d，球冠的边缘恰好和防盗门外表面平齐．若要让房间里的人通过移动位置能看到门外全部的景象，求该透亮材料折射率n1．光的折射必备学问·自主学习一、1．(1)分界面(2)进入第2种介质2．(1)同一平面两侧正比sinθ二、1．真空sin2．真空c思索辨析答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×(7)×关键实力·合作探究探究点一提示：从鱼身上反射的光线由水中进入空气时，在水面处发生折射，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，眼睛看到的是鱼的虚像，在鱼的上方，所以叉鱼时要瞄准像的下方，如图所示．【例1】【解析】树顶反射和石头折射成像的光路图如图所示：由折射定律得sinisinr＝n由几何关系得1.5tani＋3tani＝6解得tani＝4sinr＝35P点至树岸边的距离为3tani＝4sinr＝44把②代入③得h＝5.3m【答案】5.3m针对训练1解析：光在两介质的界面上通常同时发生反射和折射，所以A错误；由反射定律得反射角为45°，依据折射定律n＝sinθ答案：C针对训练2解析：如图所示：折射只有在入射角不等于0°的时候才发生，当人眼通过半球看的时候进入眼睛的光线恰恰是从球面法线方向出来的光线，所以不发生折射，通过半球体视察物像重合，则看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高；通过立方体视察时，由于光线发生了折射，折射角大于入射角，所以看到的像比物高，即看到A中的字比B中的字高，故A、D正确．答案：AD探究点二【例2】【解析】由于不考虑集光球内表面的反射，所以最上面的一束光线的光路图如图所示．由几何关系可知sinθ＝hR＝32，解得θ＝60°，可知入射角θ1＝θ＝60°，折射角θ2＝θ2＝30°，依据折射定律可知，材料的折射率n＝sin【答案】3针对训练3解析：作出光路图如图所示，依据几何关系和折射定律有n＝sin60°sini＝sin60°sin答案：B针对训练4解析：(1)光路如图所示：当水池中装满水，光从发光体的左端点发出的光射到站在B处的人的眼睛中时，对应的入射角的正弦值为sini＝s对应的折射角的正弦值为sinr＝s故水池中水的折射率n＝sin解得：n＝5(2)设水池深度为H，当人站在A点时hs1解得：H＝2.25m设左端点的像到水面的距离为x，则有：xl＝解得：x＝1.5m则左端点的像到发光体的距离为H－x＝0.75m.答案：(1)52课堂检测·素养提升1．解析：A属于光沿直线传播；B属于光的折射；C属于光沿直线传播，D属于光的反射，故B正确．答案：B2．解析：由n＝sinθ1sinθ2可知入射角相同时，折射率n越大，折射角θ2越小，偏折角Δθ＝θ答案：C3．解析：依据图像可知，入射角为30°，折射角为60°，反射光线与折射光线垂直，光是从介质射入真空的，折射率n＝sinisinr＝sin答案：C4．解析：人看鱼的光路图如图甲所示，因入射角i小于折射角r，则人将看到