高中政治 第一單元 文化與生活綜合探究課件 新人教版必修3 (371)

1、第十三章第十三章 光光1光的反射和折射光的反射和折射填一填練一練1.反射及反射定律(見(jiàn)課本第44頁(yè))(1)光的反射:光從一種介質(zhì)照射到與另一種介質(zhì)的分界面時(shí),一部分光會(huì)返回到第一種介質(zhì)的現(xiàn)象。(2)反射定律:反射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi),反射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè);反射角等于入射角。填一填練一練2.折射及折射定律(見(jiàn)課本第45頁(yè))(1)光的折射與折射定律:光的折射:光從一種介質(zhì)斜射到兩種介質(zhì)的分界面時(shí),進(jìn)入另一種介質(zhì)的一部分光線傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。入射角與折射角:入射角:入射光線與法線的夾角。折射角:折射光線與法線的夾角。折射定律:折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)

2、,折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè);入射角的正弦與折射角的正弦成正比。(2)光路可逆:在光的反射和折射現(xiàn)象中,光路都是可逆的。填一填練一練3.折射率(見(jiàn)課本第45頁(yè))(1)定義:光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí),入射角的正弦與折射角的正弦之比,叫作這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率,簡(jiǎn)稱折射率,用符號(hào)n表示。(3)物理意義:是一個(gè)與介質(zhì)有關(guān)的常數(shù),反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)。(4)用光速表示的折射率公式: ,某種介質(zhì)的折射率,等于光在真空中傳播的速度c與光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比。(5)特點(diǎn):任何介質(zhì)的折射率都大于1。填一填練一練一束光線從空氣射向折射率為1.5的玻璃內(nèi),入射角為45,下面光路圖中正確的是()

3、解析:光在兩介質(zhì)的界面上通常同時(shí)發(fā)生反射和折射,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由反射定律知反射角為45,根據(jù)折射定律n= 得12,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;畫光線時(shí)必須帶箭頭,D不是光路圖,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。參考答案:C探究一探究二探究三探究探究一對(duì)光的折射現(xiàn)象的理解對(duì)光的折射現(xiàn)象的理解問(wèn)題導(dǎo)引問(wèn)題導(dǎo)引有經(jīng)驗(yàn)的漁民叉魚時(shí),不是正對(duì)著看到的魚去叉,而是對(duì)著所看到魚的下方叉,如圖所示。你知道這是為什么嗎?探究一探究二探究三探究一探究二探究三名師精講名師精講1.光的方向:光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),傳播方向一般要發(fā)生變化,但并非一定要變化,當(dāng)光垂直界面入射時(shí),光的傳播方向就不變化。2.光的速度:光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)

4、時(shí),速度一定變化,當(dāng)光垂直界面入射時(shí),光的傳播方向雖然不變,但也屬于折射現(xiàn)象,因?yàn)楣鈧鞑サ乃俣劝l(fā)生了變化。3.入射角與折射角的大小關(guān)系:光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí),折射角與入射角的大小關(guān)系不要一概而論,要視兩種介質(zhì)的折射率大小關(guān)系而定。探究一探究二探究三4.對(duì)折射現(xiàn)象的理解(1)特殊情況:當(dāng)光垂直于界面入射時(shí),雖然光的傳播方向不變,但光速變了,因此也屬于折射。(2)光線的偏折方向:光線從折射率小的介質(zhì)斜射入折射率大的介質(zhì),折射光線向法線偏折,反之將偏離法線。(3)光路可逆性:光由介質(zhì)射入空氣或真空時(shí),折射角2大于入射角1。根據(jù)光路可逆,可認(rèn)為光由空氣或真空以入射角2入射,對(duì)應(yīng)的折射角

5、為1。探究一探究二探究三典例分析典例分析【例題1】 如圖所示,一小孩站在寬6 m的河邊,在他正對(duì)面的岸邊有一距離河面高度為3 m的樹,樹的正下方河底有一塊石頭,小孩向河面看去,可同時(shí)看到樹頂和石頭兩者的像,并發(fā)現(xiàn)兩個(gè)像重合,若小孩的眼睛離河面高為1.5 m,河水的折射率為 ,試估算河水深度。點(diǎn)撥:根據(jù)題意,正確作出光路圖,明確入射角、反射角、折射角間的關(guān)系是解答此題的關(guān)鍵。探究一探究二探究三探究一探究二探究三變式訓(xùn)練1導(dǎo)學(xué)號(hào)光線以入射角1從空氣射入折射率n= 的透明介質(zhì)表面,如圖所示。(1)當(dāng)入射角1=45時(shí),求反射光線與折射光線間的夾角。(2)當(dāng)tan 1的值等于多少時(shí),反射光線與折射光線間

6、的夾角=90。探究一探究二探究三探究一探究二探究三變式訓(xùn)練2一條光線以40的入射角從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,折射光線與反射光線的夾角可能是()A.小于40B.在50100之間C.在100140之間 D.大于140探究一探究二探究三解析:由 1得折射角21=40,由反射定律得3=1=40,如圖所示,故折射光線與反射光線的夾角=180-3-2=140-2,所以100140,故選項(xiàng)C正確。參考答案:C探究一探究二探究三探究一探究二探究三探究探究二對(duì)折射率的理解對(duì)折射率的理解問(wèn)題導(dǎo)引問(wèn)題導(dǎo)引下表是在探究光由真空射入某種透明介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)的規(guī)律時(shí)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),請(qǐng)?jiān)诒砀窕?/p>

7、礎(chǔ)上思考以下問(wèn)題:探究一探究二探究三(1)隨著入射角的增大,折射角怎樣變化?(2)當(dāng)入射角與折射角發(fā)生變化時(shí),有沒(méi)有保持不變的量?探究一探究二探究三名師精講名師精講1.關(guān)于正弦值:當(dāng)光由真空射入某種介質(zhì)時(shí),入射角、折射角以及它們的正弦值是可以改變的,但正弦值的比值是一個(gè)常數(shù)。2.關(guān)于常數(shù)n:入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一個(gè)常數(shù),但不同介質(zhì)具有不同的常數(shù),說(shuō)明常數(shù)反映了該介質(zhì)的光學(xué)特性。3.折射率與光速的關(guān)系:光在介質(zhì)中的傳播速度v跟介質(zhì)的折射率n有關(guān),即 。由于光在真空中的傳播速度c大于光在任何其他介質(zhì)中的傳播速度v,所以任何介質(zhì)的折射率n都大于1。4.決定因素:介質(zhì)的折射率是反映介質(zhì)

8、的光學(xué)性質(zhì)的物理量,它的大小由介質(zhì)本身及光的性質(zhì)配合決定,不隨入射角、折射角的變化而變化。探究一探究二探究三典例分析典例分析【例題2】 光線以60的入射角從空氣射入玻璃中,折射光線與反射光線恰好垂直。(真空中的光速c=3.0108 m/s)(1)畫出折射光路圖。(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的傳播速度。(3)當(dāng)入射角變?yōu)?5時(shí),折射角的正弦值是多大?(4)當(dāng)入射角增大或減小時(shí),玻璃的折射率是否變化?探究一探究二探究三解析:(1)由題意知入射角1=60,反射角=60,折射角2=180-60-90=30,光路圖如圖所示。探究一探究二探究三探究一探究二探究三變式訓(xùn)練3如圖所示,一束激光垂直于AC

9、面照射到等邊玻璃三棱鏡的AB面上。已知AB面的反射光線與折射光線的夾角為90。光在真空中的傳播速度為c。求:(1)玻璃的折射率;(2)激光在玻璃中傳播的速度。探究一探究二探究三探究一探究二探究三探究一探究二探究三探究探究三測(cè)定玻璃的折射率測(cè)定玻璃的折射率問(wèn)題導(dǎo)引問(wèn)題導(dǎo)引做實(shí)驗(yàn)用的玻璃磚是梯形的,我們通常用兩個(gè)相互平行的面來(lái)測(cè)定玻璃的折射率,想一想是否可以用相鄰的兩個(gè)不平行的面來(lái)測(cè)定玻璃的折射率呢?探究一探究二探究三探究一探究二探究三名師精講名師精講1.實(shí)驗(yàn)步驟(1)如圖所示,將白紙用圖釘釘在平木板上。(2)在白紙上畫出一條直線aa作為界面(線),過(guò)aa上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN,并畫一條線段

10、AO作為入射光線。(3)把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上,使它的長(zhǎng)邊跟aa對(duì)齊,畫出玻璃磚的另一邊bb。探究一探究二探究三(4)在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1、P2,透過(guò)玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線方向直到P2的像擋住P1的像,再在觀察者一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P3、P4,使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P3及P1、P2的像,記下P3、P4的位置。(5)移去大頭針和玻璃磚,過(guò)P3、P4所在處作直線OB與bb交于O,直線OB就代表了沿AO方向入射的光線通過(guò)玻璃磚后的傳播方向。(6)連接OO,入射角1=AON,折射角2=OON,用量角器量出入射角和折射角。(7)用上述方法測(cè)出入射角1分別為

11、30、45、60時(shí)的折射角2。探究一探究二探究三探究一探究二探究三(3)單位圓法:在不使用量角器的情況下,可以用畫單位圓法。以入射點(diǎn)O為圓心,以一定長(zhǎng)度R為半徑畫圓,交入射光線OA于E點(diǎn),交折射光線OO于E點(diǎn),過(guò)E作NN的垂線EH,過(guò)E作NN的垂線EH,如圖所示。探究一探究二探究三3.注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),盡可能將大頭針豎直插在紙上,且大頭針之間及大頭針與光線轉(zhuǎn)折點(diǎn)之間的距離要稍大一些。(2)入射角1應(yīng)適當(dāng)大一些,以減小測(cè)量角度的誤差,但入射角不宜太大。(3)在操作時(shí),手不能觸摸玻璃磚的光潔面,更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線。(4)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變。(5)玻璃磚應(yīng)選

12、用寬度較大的,宜在5 cm以上。若寬度太小,則測(cè)量誤差較大。探究一探究二探究三4.實(shí)驗(yàn)誤差(1)入射光線和出射光線畫得不夠精確。因此,要求插大頭針時(shí)兩大頭針間距應(yīng)稍大。(2)入射角、折射角測(cè)量不精確。為減小測(cè)角時(shí)的相對(duì)誤差,入射角要稍大些,但不宜太大,入射角太大時(shí),反射光較強(qiáng),折射光會(huì)相對(duì)較弱。探究一探究二探究三典例分析典例分析【例題3】 在“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中,主要步驟如下:(1)如圖,在放置好平行玻璃磚的白紙上豎直插上大頭針P1、P2確定入射光線,然后在另一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察,插上大頭針P3,使它擋住P2、P1的像,接著插上第四枚大頭針P4,使它擋住;(2)撤去玻璃磚,在實(shí)驗(yàn)記錄圖(如

13、圖)中補(bǔ)畫出完整的光路圖;(3)根據(jù)正確的光路圖進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算,求得該玻璃磚的折射率n=(保留一位小數(shù))。 探究一探究二探究三解析:(1)第四枚大頭針P4要擋住P3及P2、P1的像;(2)光路如圖所示;(3)根據(jù)正確的光路圖進(jìn)行測(cè)量可得入射角1=45,折射角2=30,得該玻璃磚的折射率參考答案:(1)P3及P2、P1的像(2)光路圖見(jiàn)解析(3)1.4探究一探究二探究三變式訓(xùn)練4導(dǎo)學(xué)號(hào)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器,如圖所示。 在一個(gè)圓形木盤上過(guò)其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF,在半徑OA上垂直圓盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2的位置不變,每次測(cè)量時(shí),讓圓盤的BFC部分豎

14、直浸入液體中,而且總使得液面與直徑BC相平,EF為界面的法線,而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像,并在圓周上插上大頭針P3,使P3正好擋住P1、P2。同學(xué)們通過(guò)計(jì)算,預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值。這樣只要根據(jù)P3所插的位置,就可直接讀出液體折射率的值。探究一探究二探究三(1)若AOF=30,OP3與OC的夾角為30,則P3處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為。 (2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對(duì)應(yīng)的折射率值大?。 (3)作AO的延長(zhǎng)線交圓周于K,K處所對(duì)應(yīng)的折射率的值應(yīng)為。 解析:(1)此時(shí)OP3與OE之間的夾角為入射角,1=60,2=30,則 (2)P4對(duì)應(yīng)的入射角大,折射角相同,所以對(duì)應(yīng)的折

15、射率大。(3)當(dāng)在K位置時(shí),入射角與折射角相等,所以折射率等于1。參考答案:(1) (2)P4(3)11 2 3 4 5 1 2 3 4 52.關(guān)于光的折射,下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.折射光線一定在法線和入射光線所確定的平面內(nèi)B.入射光線和法線與折射光線不一定在一個(gè)平面內(nèi)C.入射角總大于折射角D.光線從空氣斜射入玻璃時(shí),入射角大于折射角解析:根據(jù)折射定律,入射光線、折射光線和法線一定在同一平面內(nèi),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;入射角不一定總大于折射角,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。參考答案:BC1 2 3 4 53.一束光線與水面方向成30角,從空氣射入水中,其反射光線和折射光線恰好垂直,則反射角和折射角分別為()A.30,30

16、B.60,60C.60,30D.30,60解析:畫光路圖如圖所示,入射角與反射角相等,故入射角為60,反射角也為60,故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤;由幾何知識(shí),折射角為30,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確。參考答案:C1 2 3 4 54.某同學(xué)用“插針?lè)ā弊鰷y(cè)定玻璃折射率實(shí)驗(yàn)時(shí),他的方法和操作步驟都正確無(wú)誤,但他處理實(shí)驗(yàn)記錄時(shí),發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個(gè)光學(xué)面aa和bb不平行,如圖,則()A.P1P2與P3P4兩條直線平行B.P1P2與P3P4兩條直線不平行C.他測(cè)出的折射率偏大D.他測(cè)出的折射率不受影響1 2 3 4 5解析:光線由aa進(jìn)入玻璃磚時(shí),由折射定律得 ,光線由bb射出玻璃磚時(shí),由折射定律得 。若aabb,則有1=,進(jìn)而有=2,出射光線OB與入射光線AO平行。若aa和bb