【学与练】高中物理粤教2019版选择性必修1：第4章1光的折射定律学案(学生版)

第一节光的折射定律1．理解光的折射定律．2．理解折射率的概念，知道折射率和光速的关系．3．能够用光的折射定律解释光的折射和光的色散现象．知识点一光的折射定律如图所示，当光线从空气射入介质时，发生折射，折射光线、入射光线和法线在________内，折射光线和入射光线分别位于________两侧；入射角i的________跟折射角γ的________成正比．用公式表示为：________＝n.知识点二折射率1．定义：光从________射入某种介质发生折射时，________的正弦值与________的正弦值之比n，叫作这种介质的折射率．2．公式：n＝sini3．意义：折射率与介质的________有关，与入射角大小无关，是一个反映介质________的物理量．4．折射率与光速的关系：不同介质的折射率不同，是由光在不同介质中的________不同引起的，即n＝cv，式中c为光在________中的传播速度．由于c________v，故n1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)．(1)入射角变化，折射角也随之变化，但入射角一定大于折射角． ()(2)光的折射率随入射角的增大而增大． ()(3)介质的折射率越大，光在这种介质中的传播速度越小． ()(4)介质的折射率越大，介质的密度也越大． ()2．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3．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．任何介质的折射率都小于1D．任何介质的折射率都大于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？光的折射定律和折射率1．入射角与折射角的大小关系(1)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．(2)当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时，入射角大于折射角；当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，入射角小于折射角．2．折射光路是可逆的在光的折射现象中，光路是可逆的，即让光线逆着原折射光线射到界面上，光线会逆着原来的入射光线发生折射．3．对折射率的理解(1)关于正弦值：当光由真空射入某种介质时，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但正弦值的比值是一个常数．(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，说明常数反映了该介质的光学特性．常数越大，光线的偏折角度就越大，因此折射率n是反映了介质对光线偏折能力大小的物理量．(3)折射率与光速的关系：光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，即n＝cv，由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率n(4)决定因素：介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量，它的大小由介质本身及光的性质共同决定，不随入射角、折射角的变化而变化．【典例1】如图所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行．此玻璃的折射率为()A．2B．1.5C．3D．2[听课记录]折射问题的四点注意(1)根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，要注意入射角、折射角的确定．(3)利用反射定律、折射定律求解．(4)注意光路可逆性、对称性的应用．[跟进训练]训练角度1求介质的折射率1．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为半圆柱形玻璃横截面的圆心，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，则此玻璃的折射率为()A．sinisinC．sinαsin训练角度2折射率与传播速度2．一束光由空气射入某介质时，入射光线与反射光线间的夹角为90°，折射光线与反射光线间的夹角为105°，则该介质的折射率及光在该介质中的传播速度为()A．2，2cC．3，3c折射定律的应用1．同一介质对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大．2．由n＝cv3．同一频率的色光在不同介质中传播时，频率不变，光速改变v=【典例2】如图所示，有一截面是直角三角形的棱镜ABC，∠A＝30°，它对红光的折射率为n1，对紫光的折射率为n2，在距AC边d处有一与AC平行的光屏，现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜．(1)红光和紫光在棱镜中的传播速度之比为多少？(2)若两种色光都能从AC面射出，求在光屏MN上两光点的距离．[听课记录]复色光通过三棱镜发生折射的规律如图所示，复色光经过棱镜折射后分散开来，是因为复色光中包含多种颜色的光，同一种介质对不同色光的折射率不同．(1)折射率越大，偏折角也越大，经棱镜折射后，越靠近棱镜的底部．(2)折射率大的，在介质中传播速度小，复色光经三棱镜折射后，靠近顶端的色光的传播速度大，靠近棱镜底端的色光的传播速度小．[跟进训练]3．一束红光和一束紫光以适当的角度射向玻璃砖，玻璃砖为半圆形，如图所示，红光与紫光出射光线都由圆心O点沿OC方向射出，则()A．AO是红光，它穿过玻璃砖所用的时间最少B．AO是紫光，它穿过玻璃砖所用的时间最长C．AO是红光，它穿过玻璃砖所用的时间最长D．AO是紫光，它穿过玻璃砖所用的时间最少1．(多选)井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井(水面在井口之下)，两井底部各有一只青蛙，则()A．枯井中的青蛙觉得井口大些B．水井中的青蛙觉得井口大些C．晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星D．晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星2．如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光．如果光束b是蓝光，则光束a可能是()A．红光 B．黄光C．绿光 D．紫光3．如图所示，玻璃棱镜的截面为等腰三角形，顶角a为30°.一束光线垂直于ab面射入棱镜，又从ac面射出．出射光线与入射光线之间的夹角为30°.则此棱镜材料的折射率是()A．3 B．3C．33 D．4．如图所示，在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体OPQ，OP＝OQ＝R，一束单色光垂直OP面射入玻璃体，在OP面上的入射点为A，OA＝R2，此单色光通过玻璃体后沿BD方向射出，且与x轴交于D点，OD＝3R回顾本节内容，自主完成以下问题：1．折射率是指入射光从哪种介质入射？2．折射率与什么有关？3．同一介质对哪种色光折射率最小？第四章光及其应用第一节光的折射定律[必备知识·自主预习储备]知识梳理知识点一同一平面法线正弦值正弦值sin知识点二1.真空入射角i折射角γ3．自身性质光学性质4．传播速度真空＞＞基础自测1．答案：(1)×(2)×(3)√(4)×2．A[插入水中的筷子，水下的筷子反射的光线从水中进入空气中时发生折射，折射光线远离法线，折射角大于入射角，人逆着折射光线看到比实际位置高一些的筷子的虚像，所以从水面斜着看起来是向上曲折，A正确．]3．D[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，A错误；折射率与折射角和入射角的大小无关，B错误；任何介质的折射率都大于1，C错误，D正确．][关键能力·情境探究达成]情境探究提示：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，人眼从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．典例1C[作出光线在玻璃球体内的光路图如图所示：A、C是折射点，B是反射点，OD平行于入射光线，由几何知识得，∠AOD＝∠COD＝60°，则∠OAB＝30°，即折射角r＝30°，入射角i＝60°，由折射定律有n＝sinisinr跟进训练1．B[根据光路图，由折射定律得n＝sinir＝i－α，故n＝sini2．D[由反射定律和题意可知，反射角和入射角均为45°，如图所示．折射角为r＝180°－45°－105°＝30°，则折射率n＝sin45°sin30°＝2，所以光在该介质中的速度v＝cn典例2解析：(1)v红＝cn1，v紫所以v红v紫(2)画出两种色光通过棱镜的光路图，如图所示，由图得sinr1sin30°＝n1由数学运算得tanr1＝n14-n1x＝d(tanr2－tanr1)＝dn2答案:(1)n跟进训练3．A[由题图看出两光束的折射角相同，因红光的折射率较小，由折射定律n＝sinisinr，故红光的入射角应大于紫光的入射角，故AO为红光；由v＝c[学习效果·随堂评估自测]1．AD[作出光路图(如图所示)可知，枯井中的青蛙觉得井口大些，A正确；而晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星，D正确．]2．D[a、b两束单色光穿过平行玻璃砖后，a单色光的侧移量更大，所以玻璃砖对a单色光比b单色