第1节　光的折射 课件

物理第四章光第1节光的折射[学习目标]1．理解光的折射定律，并能用来解释和计算有关的问题．(重点)2．理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系．(重点)

3．会依据光的折射定律作出光路图．(难点)4．掌握测定玻璃折射率的实验，会解决与实验相关的问题．(重点)01必备知识素养奠基02关键能力素养形成03分层演练素养达标知识点1折射定律1．折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向______的现象．改变3．光路的特点在光的折射现象中，光路是_____的．可逆同一平面正[判一判]1．(1)一束光从空气进入水中时，传播方向一定发生变化．(

)(2)光的反射现象中，光路是可逆的，光的折射现象中，光路不是可逆的．(

)(3)光从一种介质进入另一种介质时，传播方向就会变化．(

)×××[想一想]1．(1)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，如图所示．你知道这是为什么吗？(2)如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况．造成这种现象的原因是什么？提示：(1)从鱼身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，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．(2)光的折射．知识点2折射率1．定义：光从_____射入某种介质发生折射时，_______的正弦与_______的正弦之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n表示．真空的折射率为1，空气的折射率近似为1.真空入射角折射角3．物理意义：折射率n是一个与介质有关的常数，是反映介质__________的物理量．5．特点：任何介质的折射率都________．光学性质大于1真空介质[判一判]2．(1)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小．(

)(2)介质的密度越大，其折射率一定也越大．(

)(3)光从真空斜射入任何介质时，入射角均大于折射角．(

)√×√1．(折射率)(多选)关于折射率，下列说法正确的是(

)A．某种介质的折射率等于光在介质中的传播速度v和光在真空中的传播速度c的比值B．折射角和入射角的大小决定着折射率的大小C．光在介质中的传播速度越小，对应介质的折射率越大D．任何介质的折射率都大于1√√解析：某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c与光在介质中的传播速度v的比值，故A错误；折射率与折射角和入射角的大小无关，故B错误；光在介质中的传播速度越小，对应介质的折射率越大，且任何介质的折射率都大于1，故C、D正确．2．(折射现象)插入水中的筷子，水里部分从水面斜着看起来是(

)A．向上曲折B．向下曲折C．没有变化D．与水对光线的反射有关，难以确定解析：由光的折射定律知，水中的筷子所成的像比实际位置浅，则应向上曲折，故A正确．√3．(光的折射)(多选)根据图中的漫画，判断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√√解析：人看鱼的光路如图甲所示，因入射角i小于折射角r，因光线发生折射，则人将看到鱼的虚像，且位置比实际情况变浅了些，B正确；鱼看到人的光路如图乙所示，因光线发生折射，因入射角i大于折射角r，则鱼将看到人的虚像，且比实际位置要高，D正确．√探究一折射定律的理解和应用【问题导引】1．光是否只能在同一介质中沿直线传播？2．入射角、折射角哪一个较大？提示：1.不是．当光垂直界面入射时，即使在两种介质中传播，传播方向也不发生变化．2．不一定．光从真空斜射入介质时，入射角大于折射角；光从某介质斜射入真空时，折射角大于入射角；当光垂直界面入射时，折射角等于入射角．1．光的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化(斜射)，并非一定变化，当光垂直界面入射时，传播方向就不发生变化．2．光的传播速度光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定发生变化，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化．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．【例1】光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直．(真空中的光速c＝3.0×108m/s)(1)画出折射光路图；(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度；(3)当入射角变为45°时，折射角的正弦值等于多大？(4)当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？说明理由．[针对训练1]一条光线以40°的入射角从真空射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，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°√探究二折射率的理解和计算1．关于正弦值当光由真空中射入某种介质中时，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，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．【例2】利用半圆柱形玻璃，可减小激光光束的发散程度．在如图所示的光路中，A为激光的出射点，O为半圆柱玻璃横截面的圆心，AO过半圆顶点．若某条从A点发出的与AO成α角的光线，以入射角i入射到半圆弧上，出射光线平行于AO，求此玻璃的折射率．答案：5.3m探究三实验：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(3～4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θ1适当大些．如图所示．(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，用眼睛观察调整视线，同时移动大头针P3的位置，使P3恰好能同时挡住玻璃砖aa′一侧所插的大头针P1、P2的像，此时把大头针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θ2.(8)用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小．【例3】如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面

aa′和bb′，O

为直线

MO

与aa′的交点，在直线MO上竖直地插上P1、P2两枚大头针．(1)该同学接下来要完成的必要步骤有________．A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像(2)图甲是他在操作过程中的一个状态，请你指出第四枚大头针P4应在图甲中的位置________(选填“A”“B”或“C”)．(3)请在图甲中画出光从空气入射到玻璃的入射角θ1

和折射角θ2，并写出计算玻璃折射率n的表达式n＝________．(4)如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽，若其他操作正确，则折射率的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值．[解析]

(1)插上大头针P3，使P3挡住P1和P2的像，插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，只有这样P1、P2、P3、P4才在一条光线上，因此B、D正确，A、C错误．(2)由于aa′和bb′两个边界平行，因此出射光线与入射光线也应平行，因此P4的位置在B点．(3)光路图如图甲所示(4)由图乙可知，当aa′和bb′的间距画得过宽时，使折射角θ2变大，因此折射率变小．[针对训练3]如图所示是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验得到的光路图．玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行，则(1)出射光线与入射光线________(填“仍平行”或