第1节　光的折射定律

第四章光及其应用选择性必修第一册光的折射定律第1节核心素养导学物理观念(1)知道光的反射和折射。(2)掌握折射定律、折射率。科学思维(1)能够画出反射和折射光路图。(2)能分析和计算光的反射和折射问题。[四层]学习内容1落实必备知识[四层]学习内容2强化关键能力0102CONTENTS目录[四层]学习内容3·4浸润学科素养和核心价值课时跟踪检测0304[四层]学习内容1落实必备知识一、光的折射定律1.光的反射：当光射到两种介质的______时，一部分光仍回到原来的介质里继续传播的现象。2.光的折射：光射到两种介质的______时，一部分光会进入第二种介质继续传播的现象。界面界面3.光的折射定律：入射光线、折射光线和法线在___________内，入射光线与折射光线分居法线的_____；入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数，即_______。同一平面两侧

[微点拨]

在两种介质的分界面上可能同时发生光的反射现象和光的折射现象。

真空

3.意义：反映介质的光学性能的物理量。4.特点：任何介质的折射率都______1。5.两种介质比较：折射率较大的介质称为__________，折射率较小的介质称为__________。大于光密介质光疏介质[微点拨](1)折射率的大小由介质本身决定，同时光的频率越高，折射率越大，而与入射角、折射角的大小无关。(2)不同颜色的光在同一种介质中的传播速度不同，折射率也不同。1.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。如何解释观察到的现象?提示：发生了光的折射现象。2.几种介质的折射率(λ=589.3nm

t=20℃)介质折射率

介质折射率金刚石2.42氯化钠1.54二硫化碳1.63酒精1.36玻璃1.5~1.8水1.33水晶1.55空气1.00028试根据表中数据判断下列说法的正误：(1)介质的折射率都大于1。 ()(2)折射率大的介质密度一定大。 ()(3)玻璃的折射率一定大于水晶的折射率。 ()(4)光在水中的传播速度大于光在酒精中的传播速度。 ()√××√[四层]学习内容2强化关键能力

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?新知学习(一)|光的折射任务驱动提示：人看到的鱼是由于折射而成的像，其位置在鱼的实际位置上方，如图所示。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，光传播的速度也发生变化。重点释解3.入射角与折射角的大小关系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。

典例体验[答案]

7m

(2)船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。[答案]

5.5m[解析]

设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为i'，由折射定律有sin

i'=nsin

45° ⑥

/方法技巧/解决光的折射问题的基本思路(1)根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，注意入射角、反射角、折射角的确定。(3)利用反射定律、折射定律求解有关问题。(4)注意光路可逆性的利用。1.如图所示，用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心O点，发现有a、b、c、d四条细光束，其中d是光经折射和反射形成的。当入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度Δθ时，b、c、d也会随之转动，则

(

)A.光束b顺时针旋转角度小于ΔθB.光束c逆时针旋转角度小于ΔθC.光束d顺时针旋转角度大于ΔθD.光束b、c之间的夹角减小了2Δθ针对训练√

2.如图所示为地球及其大气层，高空A处的侦察卫星接收到地球表面P处发出的光信号，则A感知到的发光物应在

(

)A.图中P点B.图中P点靠近M的一侧C.图中P点靠近N的一侧D.以上位置都有可能√解析：由于大气层的存在，侦察卫星在A处接收到的P处发出的光信号的光路大致如图中实线所示，由图可知选项B正确，A、C、D错误。3.如图所示，一束激光照射在横截面为正方形的透明玻璃柱上，光线与横截面平行，则透过玻璃柱的光线可能是图中的

(

)A.①B.②

C.③ D.④√

如下表所示，是在探究光由真空射入某种透明介质发生折射时的规律的时候得到的实验数据，请在表格基础上思考以下问题：新知学习(二)|对折射率的理解任务驱动入射角i(°)折射角r(°)i/rsini/sinr106.71.491.492013.31.501.493019.61.531.49入射角i(°)折射角r(°)i/rsini/sinr4025.21.591.515030.71.631.506035.11.711.517038.61.811.518040.61.971.51(1)随着入射角的增大，折射角怎样变化?提示：随着入射角的增大，折射角也增大。(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)?提示：由表中数据可知，当入射角与折射角发生变化时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值保持不变。

重点释解

[典例]如图所示，两条距离为D的平行光线，以入射角θ从空气射入平静水面，反射光线与折射光线垂直，求：(1)水的折射率n；典例体验[答案]

tanθ

(2)两条折射光线之间的距离d。

[答案]

Dtanθ

1.(2023·江苏高考)地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是

(

)针对训练√

√

3.一个圆柱形桶，直径为12cm，高为16cm。人眼在桶右侧上方某处观察，看到桶左侧的深度为9cm。当桶中装满某种液体时，则恰能看到桶左侧的最低点。求：(1)此液体的折射率；

(2)光在此液体中的传播速度。答案：2.25×108m/s

[四层]学习内容3·4浸润学科素养和核心价值1.(选自粤教版教材课后练习)两名同学共同做一个实验，A同学把一枚硬币放在一个没有水的碗里，把碗放在桌子上并慢慢向远处推移，直到眼睛刚好看不到硬币为止，保持头部视线不动，这时，B同学在旁边缓慢地向碗中倒水，接着A同学又重新看到碗底的硬币了。如何解释这种有趣的现象?◉科学探究——碗中的硬币一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养提示：如图所示，碗中无水时，光沿直线传播，如光线a进入人的眼睛，人看到了硬币，把碗向远处推移时，人眼看不到硬币，当碗中加水后，光发生折射，如光线b进入人眼，第二次的位置比碗中无水时更远一些。2.(选自鲁科版教材例题)如图所示，透过玻璃砖看字母，字母会显得高一些。假设玻璃砖的厚度为H，玻璃的折射率n=1.5。如果垂直于玻璃砖向下看，字母的视深是多少?◉科学思维——“视深”问题[分析]在图中，用点O表示字母上的某一点，OA和OB是从点O射向玻璃砖上表面的光，光经折射后进入人眼，人感觉它们是从玻璃中的点D射出的，D即为眼睛看到的点O的像，AD就是字母的视深h，实际深度为H。

3.(选自鲁科版教材“物理聊吧”)早晨，当我们看到太阳刚刚升出地平线时，实际上太阳还在地平线以下。请解释这一现象。◉科学态度与责任——太阳升出地平线分析提示：空气的折射率大于1，离地面越近，大气层的密度越大，折射率越大，故太阳光进入地球大气层后光线逐渐向下偏折，所以当我们看到太阳刚刚升出地平线时，实际的太阳还在地平线以下。

二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值√

√√

课时跟踪检测1234567891011121.下列说法正确的是

(

)A.光从一种介质进入另一种介质时，一定会发生偏折B.光从空气进入其他介质时，折射角大于入射角C.光从空气进入其他介质时，速度要减小D.折射是指光的传播方向发生改变的现象√678910111212345

1567891011122342.一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，入射角为45°，则如图所示的四个光路图中正确的是

(

)√

1567891011122343.(多选)如图所示，虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法正确的是

(

)A.bO是入射光线 B.aO是入射光线C.cO是入射光线 D.Ob是反射光线√解析：由于入射角等于反射角，入射光线、反射光线关于法线对称，所以aO、Ob应是入射光线或反射光线，PQ是法线。又因为反射光线、折射光线都不与入射光线位于法线同侧，所以aO是入射光线，Ob是反射光线，Oc是折射光线。故B、D正确，A、C错误。√1567891011122344.如果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√156789101112234

156789101112234

√

1567891011122346.(2024·贵州高考)一种测量液体折射率的V形容器，由两块材质相同的直角棱镜粘合，并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体，一激光束从左边棱镜水平射入，通过液体后从右边棱镜射出，其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为n0、n，光在棱镜和液体中的传播速度分别为v0、v，则

(

)A.n<n0，v>v0 B.n<n0，v<v0C.n>n0，v>v0 D.n>n0，v<v0√156789101112234

1567891011122347.如图所示，两束光在空气中传播时的交点为P，在P点前放入一块长方体的玻璃砖，则交点的位置将

(

)A.不变B.向左移动C.向右移动D.可能向左，也可能向右移动，由光的颜色决定√156789101112234解析：根据光的折射规律可知，入射光透过长方体玻璃砖后与原来的传播方向平行，上、下两条光线在透过玻璃砖后，分别向上、下两侧平移了一小段距离，所以交点向右移动一段距离，故C正确，A、B、D错误。15678