高中物理第一節(jié)光的反射和折射學(xué)案新人教版選修

1、第十三章 光1.光的反射和折射【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、掌握光的折射定律2、了解介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系；3、掌握介質(zhì)的折射率的概念【重點(diǎn)難點(diǎn)】光的折射定律；測(cè)量光的折射率【課前預(yù)習(xí)】一、反射及反射定律（1）光的反射：光從一種介質(zhì)射到它與另一種介質(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。二、折射及折射定律（1）光的折射:光從一種介質(zhì)照射到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分光進(jìn)入另一種介質(zhì)的現(xiàn)象。（2）折射定律：折射光線與入折射光線、法線處在同一平面內(nèi)內(nèi)，折射光線與入折射光線分別位于法線的兩側(cè)，入射

2、角與折射角的正弦成正比，即（3）光路可逆性：在光的反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象中，光路都是可逆的。三、折射率：（1）定義：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角的正弦值與折射角的正弦值之比，叫該介質(zhì)的絕對(duì)折射率，簡(jiǎn)稱折射率，用表示。（2）定義： （3）折射率與光速的關(guān)系：光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，且都小于光在真空中的傳播速度；某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中的速度與光在介質(zhì)中的速度之比，即?！绢A(yù)習(xí)檢測(cè)】1光的反射定律：_、_和法線在同一平面內(nèi)，并分居法線兩側(cè)，_角等于_角。2光的折射定律：_、_和法線在同一平面內(nèi)，并分居法線兩側(cè)，_與_成正比。3某種介質(zhì)的折射率等于光在_中的傳播速度c與光在_中的傳播

3、速度v的比值，即n=_。4如圖所示，平面鏡AB水平放置，入射光線PO與AB夾角為30°，當(dāng)AB轉(zhuǎn)過(guò)20°角至AB位置時(shí)，下列說(shuō)法正確的是 ( )A入射角等于50°B入射光線與反射光線的夾角為80° C反射光線與平面鏡的夾角為40° D反射光線與AB的夾角為60°5在平面鏡中看到的時(shí)鐘鐘面的像如圖所示，則此時(shí)鐘所指的時(shí)刻為 ( )A920 B340 C240 D450【參考答案】【預(yù)習(xí)檢測(cè)】1、反射光線，入射光線，入射，反射 2、折射光線，入射光線，入射角的正弦，折射角的正弦 3、真空，該介質(zhì)， 4、B 5、C 堂中互動(dòng)【典題探究】【例

4、1】 如圖所示，光線以入射角1從空氣射向折射率n=玻璃表面.（1）當(dāng)入射角1=45°時(shí)，反射光線與折射光線間的夾角為多少？（2）當(dāng)入射角1為多少時(shí)，反射光線和折射光線垂直？思路解析：設(shè)折射角為2，由n=,所以2=30°，又1=45°，則反射光線與折射光線的夾角=180°12=105°.（2）當(dāng)反射光線和折射光線垂直時(shí)，1+2=90°，n=i=s=tan1則入射角1=arctan.【拓展】:分析解決光的折射問(wèn)題的一般方法：（1）根據(jù)題意畫(huà)出正確的光路圖；（2）利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角的確定；（3）利用反射

5、、折射定律求解；（4）注意在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的.變式訓(xùn)練1:光線從空氣射向玻璃磚，當(dāng)入射光線與玻璃磚表面成30°角時(shí)折射光線與反射光線恰好垂直，則此玻璃磚的折射率是（ )A. B. C. D.答案：B變式訓(xùn)練2:如圖所示，激光液面控制儀的原理是：固定的一束激光AO以入射角i照射到液面上，反射光OB射到水平的光屏上，屏上用光電管將光訊號(hào)轉(zhuǎn)變成電訊號(hào)，電訊號(hào)輸入控制系統(tǒng)用以控制液面高度，如果發(fā)現(xiàn)點(diǎn)B在屏上向右移動(dòng)了s的距離到B，由此可知液面（填“升高”或“降低”）.答案：降低【例2】 在測(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)一塊兩面平行的玻璃磚，用插針?lè)ㄕ页雠c入射光線對(duì)應(yīng)的出射光線，現(xiàn)有甲、

6、乙、丙、丁四位同學(xué)分別做出如圖所示的四組插針結(jié)果.（1）從圖上看，肯定把大頭針插錯(cuò)了的同學(xué)是_.（2）從圖上看，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度最高的同學(xué)是_.思路解析：由上圖可知，乙圖中出射線向左上側(cè)偏移不符合實(shí)際，肯定插錯(cuò)了，甲、丙和丁相比較，前面兩者入射角及兩個(gè)插針間距比圖丁小些，故丁同學(xué)測(cè)量最準(zhǔn)確.答案：（1）乙（2）丁方法小結(jié):光線透過(guò)平行玻璃磚時(shí)出射光線與入射光線平行，且從空氣射入玻璃時(shí)，入射角大于折射角，因而光線透出時(shí)相當(dāng)于入射光線向右下側(cè)發(fā)生偏移，另外，插針確定光路時(shí)，入射角稍大些好且插針相距稍遠(yuǎn)些好.變式訓(xùn)練1:如圖所示，在用插針?lè)y(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，以下各說(shuō)法正確的是（ )A.P1、P2

7、及P3、P4之間的距離適當(dāng)大些，可以提高準(zhǔn)確度B.P1、P2及P3、P4之間的距離取得小些，可以提高準(zhǔn)確度C.入射角i適當(dāng)大些，可以提高準(zhǔn)確度D.入射角太大，入射光線會(huì)在玻璃磚的內(nèi)表面發(fā)生全反射，使實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行答案:B,C變式訓(xùn)練2:如圖所示中一半圓形玻璃外面插下P1、P2、P3、P4四個(gè)大頭針，P3、P4可擋住P1、P2所成的像，已知O、P2、P1在一直線上，O、P3、P4也在一直線上，P1、P4點(diǎn)分別為（1，)、(-,-1)，則折射率為_(kāi)，若將玻璃磚繞O點(diǎn)在紙面上旋轉(zhuǎn)15°，仍要P4擋住P2、P1像，則P4點(diǎn)的坐標(biāo)為_(kāi).答案: (-,+1)問(wèn)題探究問(wèn)題：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究影響玻璃

8、折射率大小的因素？導(dǎo)思：在做此實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了使測(cè)定結(jié)果更為準(zhǔn)確，有以下幾點(diǎn)需要注意：圖1（1）插針P1與P2、P3與P4的間距要適當(dāng)?shù)拇笮?，不要靠得太近，選擇玻璃磚時(shí)，寬度宜大些，這樣可減小確定光路方向時(shí)出現(xiàn)的誤差，提高測(cè)量的準(zhǔn)確度.（2）入射角不能太小（接近0°）也不能太大（接近90°），因?yàn)槿肷浣翘r(shí)，折射角就會(huì)更小，測(cè)量時(shí)相對(duì)誤差增大；入射角太大時(shí)，導(dǎo)致反射光太強(qiáng)、折射光太弱，不易觀察，很難確定P3、P4的位置.圖2（3）如果通過(guò)插針P1、P2的連線的光線射向玻璃右側(cè)，且入射角又大于某一數(shù)值，會(huì)出現(xiàn)隔著玻璃磚沿P2、P1方向觀察不到P1、P2兩插針情況，此時(shí)的光路圖如

9、圖2所示，遇到這種現(xiàn)象，可將玻璃磚沿aa界面向右平移.圖3（4）實(shí)驗(yàn)中一旦玻璃磚寬度所定的界面線aa和bb畫(huà)好后，放置的玻璃磚就不要隨便移動(dòng)，如果玻璃磚稍微斜移動(dòng)，測(cè)得的折射率肯定發(fā)生變化.如果稍微上下平移了玻璃磚對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響，其光路如圖3所示.（5）本實(shí)驗(yàn)中如果采用的不是兩面平行的玻璃磚而采用三棱鏡、半圓形玻璃磚，只是出射光與入射光不平行，但一樣能測(cè)出折射率.圖4 探究：實(shí)驗(yàn)，照?qǐng)D4那樣，先在白紙上畫(huà)一條直線aa作為界面，過(guò)aa上的一點(diǎn)O畫(huà)出界面的法線NN，并畫(huà)一條線段AO作為入射光線，然后把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上，使它的長(zhǎng)邊跟 aa對(duì)齊，畫(huà)出玻璃磚的另一邊bb，在線段AO上豎直地插上

10、兩枚大頭針P1、P2，透過(guò)玻璃觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向，直到P1的像被P2擋住，再在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P1、P2的像及P3，記下P3、P4的位置. 移去大頭針和玻璃磚，過(guò)P3、P4引直線OB，與bb交于O，直線OB就代表了沿AO方向入射的光線透過(guò)玻璃磚后的傳播方向，連接OO，OO就是折射光線的方向，入射角i=AON，折射角r=OON. 用量角器量出入射角和折射角，從三角函數(shù)表中查出它們的正弦值，把這些數(shù)據(jù)記入自己設(shè)計(jì)的表格里. 用上面的方法分別求出入射角是15°、30°、45°、60°、75°時(shí)的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把這些數(shù)據(jù)也