高中物理光的折射沪科选修

高中物理光的折射课件沪科选修第一页，共33页。第一页，共33页。4.4光的折射1.理解光的折射定律，会用折射定律解释相关现象和计算有关问题.2.理解折射率的定义及其与光速的关系.3.了解折射中的色散，认识对同一介质、不同颜色的光折射率不同.4.会测定玻璃的折射率.学习目标定位第二页，共33页。第二页，共33页。知识储备区知识链接1.新的

子

子

子波的包络面第三页，共33页。第三页，共33页。知识储备区2.(1)同一平面

法线

入射角的正弦

折射角的正弦

(2)＝n3.偏折

速度c

速度v4.增大5.折射角

分开了 6.折射定律

插针法新知呈现第四页，共33页。第四页，共33页。学习探究区一、探究光的折射定律二、折射中的色散三、测定玻璃的折射率第五页，共33页。第五页，共33页。一、探究光的折射定律问题设计1.皎洁的月光下，在清澈的湖面上我们能通过水面看到月亮的倒影.同时，月光能够照亮水中的鱼和草，这说明光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光返回到空气中，那么这两部分光的去向遵从什么规律呢？答案折射定律和反射定律第六页，共33页。第六页，共33页。2.光的折射是因为光波在界面两侧不同介质中有不同的传播速度，你能用惠更斯原理得到折射定律吗？答案设光波在两种介质中的传播速度为v1、v2且v1>v2，用惠更斯作图法作出当波面AB到达介面C时，介质Ⅱ中从A点发出的子波所在的包络面CD，由作图可知BC＝v1Δt，AD＝v2Δt，由几何关系知sini＝

，sinr＝

，所以.第七页，共33页。第七页，共33页。要点提炼1.折射定律(如图1所示)折射光线与入射光线和法线处在

内，折射光线与入射光线分别位于

，入射角的正弦与折射角的正弦成

，即

.图1同一平面法线的两侧正比＝n第八页，共33页。第八页，共33页。2.在折射现象中光路是

的，即如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的

发生折射.3.折射率(1)定义式：n＝

.(2)决定式：n＝

，由此可知，任何介质的折射率n都

1.(填“大于”、“小于”或“等于”)可逆入射光线大于第九页，共33页。第九页，共33页。(3)理解：①折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由

及入射光的

决定，与入射角、折射角的大小

.②各种介质的折射率是

.介质本身频率无关不同的第十页，共33页。第十页，共33页。例1两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了如图2所示的折射现象(α>β).下列结论中正确的是(

)A.在水中的传播速度，光束a比光束b大B.在水中的传播速度，光束a比光束b小C.水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D.水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大图2第十一页，共33页。第十一页，共33页。解析由公式n＝

，可得折射率na<nb，C正确，D错误.由v＝

，na<nb知va>vb，A正确，B错误.答案AC第十二页，共33页。第十二页，共33页。问题设计二、折射中的色散拿一块破碎的玻璃，迎着阳光看去，会发现玻璃的边缘出现彩色条纹，这又是什么原因？答案光在折射时发生了色散.第十三页，共33页。第十三页，共33页。要点提炼图3表示白光通过棱镜折射后，由上到下的色光顺序为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，这说明：1.透明物质对于波长λ不同的光的折射率n

，λ越小，n

.2.在同一种物质中，不同波长的光波的传播速度

，波长越短，波速

.图3不同越大不同越慢返回第十四页，共33页。第十四页，共33页。三、测定玻璃的折射率实验原理如图4所示，当光线AO以一定入射角i穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而画出折射光线OO′，量出折射角r，再根据n＝算出玻璃的折射率.图4第十五页，共33页。第十五页，共33页。实验器材一块长方形的玻璃砖、白纸、木板、大头针(4枚)、量角器(或圆规、三角板)、刻度尺、激光笔、铅笔等.实验步骤1.把

铺在木板上.2.在白纸上画一直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为

光线.白纸入射第十六页，共33页。第十六页，共33页。3.把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其

与aa′重合，再用直尺画出玻璃的另一边bb′.4.在

上竖直地插上两枚大头针P1、P2.5.从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的

，调整视线方向直到

.再在bb′一侧插上大头针P3、P4，使P3能

，P4能

及P3本身.(若有激光笔，可用激光笔沿P1、P2方向入射一束激光，从另一边射出来的激光束上插上两枚大头针P3、P4).长边直线AO像P2的像挡住P1的像挡住P1、P2的像挡住P1、P2的像第十七页，共33页。第十七页，共33页。6.移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′.连接O、O′，OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的

.∠AON为入射角，∠O′ON′为折射角.7.用量角器量出

和

的度数.查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里.8.用上述方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°和75°时的折射角，查出入射角i和折射角r的正弦值，记录在表格里.折射光线∠AON∠O′ON′第十八页，共33页。第十八页，共33页。9.算出不同入射角的

的值，比较一下，看它们是否接近一个常数.求出几次实验测得的

的

，这就是这块玻璃砖的折射率.平均值第十九页，共33页。第十九页，共33页。注意事项1.轻拿轻放玻璃砖，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面.严禁把玻璃砖当直尺用.2.实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动.3.插针P1与P2、P3与P4的间距要适当地大些，以减小确定光线方向时出现的误差.第二十页，共33页。第二十页，共33页。4.实验时入射角不能太小(接近零度)，否则会使测量误差加大；也不能太大(接近90°)，否则会不易观察到P1、P2的像.5.本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖，而是采用三棱镜、半圆形玻璃砖等，一样能测出折射率，只是出射光和入射光不再平行.第二十一页，共33页。第二十一页，共33页。例2用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图5所示.图5第二十二页，共33页。第二十二页，共33页。(1)在本题的图上画出所需的光路图.解析光路图如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O′，连接OO′，则光线OO′就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线.答案见解析第二十三页，共33页。第二十三页，共33页。(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是

、

，在图上标出它们.解析在所画的图上注明入射角i和折射角r，并画出虚线部分，用量角器量出i和r(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度).答案见解析第二十四页，共33页。第二十四页，共33页。(3)计算折射率的公式是n＝

.解析n＝(或因为sini＝

，sinr＝

，则n＝).返回第二十五页，共33页。第二十五页，共33页。课堂要点小结返回光的折射折射定律折射率：n＝

＝>1折射中的色散测定玻璃的折射率：插针法第二十六页，共33页。第二十六页，共33页。自我检测区1234第二十七页，共33页。第二十七页，共33页。12341.关于光的折射现象，下列说法中正确的是(

)A.光的传播方向发生改变的现象B.人在岸上观察水中的鱼比实际位置浅C.若光从空气射入某种液体中，它的速率一定减小D.观察者看见太阳刚从地平线升起时，其实太阳位于地

平线以下BCD第二十八页，共33页。第二十八页，共33页。12342.表面有油膜的透明玻璃片，当有阳光照射时，可在玻璃片表面和边缘分别看到彩色图样，这两种现象(

)A.都是色散现象B.前者是干涉现象，后者是色散现象C.都是干涉现象D.前者是色散现象，后者是干涉现象解析光在玻璃片表面的油膜上发生了薄膜干涉，光在玻璃片边缘发生了折射，不同颜色的光在玻璃中的折射率不同，发生了色散.故选项B正确.B第二十九页，共33页。第二十九页，共33页。12343.如图6所示，两束单色光a、b分别照射到玻璃三棱镜AC面上，穿过三棱镜后互相平行，则(

)A.a光的折射率大B.b光的折射率大C.a光在三棱镜中的速度大D.b光在三棱镜中的速度大图6第三十页，共33页。第三十页，共33页。1234解析根据题意可知b光通过三棱镜后，传播方向偏离原来方向大，所以b光折射率大，故A错，B对；根据v＝

，折射率大的，在介质中的速度小，故C对，D错.答案BC第三十一页，共33页。第三十一页，共33页。12344.在用两面平行的