第4章 第1節(jié) 光的折射定律

1、.第一節(jié)光的折射定律13分光在同一種均勻介質(zhì)中如何傳播？【答案】沿直線傳播23分光在傳播過程中遇到不透明物體將會(huì)怎樣？【答案】不能繼續(xù)傳播，要發(fā)生反射34分光在傳播過程中遇到另一種透明物質(zhì)時(shí)又會(huì)如何？【答案】垂直介面入射時(shí)直線傳播不垂直光陰束要發(fā)生折射課 標(biāo) 導(dǎo) 思1通過實(shí)例和實(shí)驗(yàn)探究掌握光的折射定律2理解折射率的定義及其與光速的關(guān)系3學(xué)會(huì)用光的折射率處理有關(guān)問題. 學(xué)生P43一、光的折射規(guī)律的實(shí)驗(yàn)探究1光的折射光從一種介質(zhì)射向兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分光線進(jìn)入另一種介質(zhì)而偏向另一個(gè)傳播方向的現(xiàn)象2入射角與折射角入射角：入射光線與法線之間的夾角，一般用i表示折射角：折射光線與法線之間的夾角，一

2、般用表示3折射定律1內(nèi)容：折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦跟折射角的正弦成正比2表達(dá)式：n.二、折射角與光速的關(guān)系1光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)1光密介質(zhì)：光在其中的傳播速度慢的介質(zhì)2光疏介質(zhì)：光在其中的傳播速度快的介質(zhì)2折射角與光速的關(guān)系入射光線所在介質(zhì)中的傳播速度v1、折射光線所在介質(zhì)中的傳播速度v2與折射角的關(guān)系是.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i的正弦與折射角的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的折射率用n表示2定義式n.3折射率與光速的關(guān)系n. 學(xué)生P43一、對(duì)光的折射現(xiàn)象的理解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

3、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)時(shí)，速度一定變化，當(dāng)光垂直界面入射時(shí)，光的傳播方向雖不變，但也屬于折射，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4光路可逆折射現(xiàn)象中光路是可逆的【特別提醒】(1)分析光的折射問題時(shí)，應(yīng)先畫出光路圖，確定好界面和法線.(2)入射角、折射角均以法線為標(biāo)準(zhǔn)來確定，而不能以界面為標(biāo)準(zhǔn).二、對(duì)折射率的正確理解1關(guān)于正弦值當(dāng)光由真空中射入某種介質(zhì)中，入射角、折射角以及它們的正弦值

4、是可以改變的，但正弦值之比是一個(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)，說明常數(shù)反映著該介質(zhì)的光學(xué)特性3光傳播速度介質(zhì)的折射率n跟光在其中的傳播速率v有關(guān)，即n，由于光在真空中的傳播速率c大于光在任何介質(zhì)中的傳播速率v，所以任何介質(zhì)的折射率n都大于1，因此，光從真空斜射入任何介質(zhì)時(shí)，入射角均大于折射角；而光由介質(zhì)斜射入真空時(shí)，入射角均小于折射角4決定因素介質(zhì)的折射率是反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量，它的大小只能由介質(zhì)本身及光的性質(zhì)共同決定，不隨入射角、折射角的變化而變化【特別提醒】折射率的定義式n中，i為真空中的光線與法線的夾角，不一定為入射角；為介

5、質(zhì)中的光線與法線的夾角，不一定為折射角.一、光的折射現(xiàn)象的分析假設(shè)地球外表不存在大氣層，那么人們觀察到的日出時(shí)刻與實(shí)際存在大氣層的情況相比A將提早B將延后C某些地區(qū)將提早，在另一些地區(qū)將延后D不變【導(dǎo)析】將大氣層看成數(shù)層折射率由上到下地球外表依次增大的均勻介質(zhì)層疊合而成的；光由折射率較小的介質(zhì)斜射向折射率較大的介質(zhì)時(shí)，光線將向法線偏折，以上兩點(diǎn)相結(jié)合即可確定光在大氣中的傳播情況【解析】假設(shè)地球周圍沒有大氣層，太陽光將沿直線傳播，如下圖，在地球上B點(diǎn)的人將在太陽到達(dá)A點(diǎn)時(shí)看到日出；而地球外表有大氣層時(shí)，由于空氣的折射率大于1，并且離地球外表越近，大氣層的密度越大，折射率越大，太陽光將沿如下圖AB

6、曲線進(jìn)入在B處的人眼中，使在B處的人看到日出，但在B處的人認(rèn)為光是沿直線傳播的，那么認(rèn)為太陽位于地平線上的A點(diǎn)，而此時(shí)太陽還在地平線以下，相當(dāng)于日出時(shí)刻提早了，所以無大氣層時(shí)日出的時(shí)間將延后應(yīng)選B.【答案】B建一個(gè)光在折射率逐漸增大的介質(zhì)中傳播的物理模型是順利解決此題的關(guān)鍵，這也是用物理概念和規(guī)律分析、解答實(shí)際問題的重要方法. 1假如光以同一入射角從真空射入不同介質(zhì)，那么折射率越大的介質(zhì)A折射角越大，表示這種介質(zhì)對(duì)光線的偏折作用越大B折射角越大，表示這種介質(zhì)對(duì)光線的偏折作用越小C折射角越小，表示這種介質(zhì)對(duì)光線的偏折作用越大D折射角越小，表示這種介質(zhì)對(duì)光線的偏折作用越小【解析】由介質(zhì)折射率定義式

7、n可知，當(dāng)光以一樣的入射角i射入不同介質(zhì)時(shí)，折射率越大的介質(zhì)中光的折射角越小，偏折越大，故C對(duì)【答案】C二、介質(zhì)折射率的計(jì)算光線以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c3.0108 m/s1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)，折射角等于多大；4當(dāng)入射角增大或減小時(shí)，玻璃的折射率是否變化？說明理由【導(dǎo)析】先畫出玻璃與空氣的界面，再過入射點(diǎn)作出界面的垂線即為法線，然后根據(jù)光的反射定律和折射定律作出入射光線、反射光線和折射光線求出折射角后，據(jù)n求出n，當(dāng)入射角變化時(shí)，這一比值保持不變，即玻璃的折射率并不改變，據(jù)n求出v.【解

8、析】1由題意知入射角i60，反射角60，折射角r180609030，折射光路圖如下圖2n，據(jù)n得v m/s，v1.7108 m/s.3據(jù)n得sin ，把sin isin 45及n代入上式，可求得：sin ，所以arcsin.4折射率不會(huì)變化，折射率由介質(zhì)和入射光的頻率決定，而跟入射角的大小無關(guān)【答案】1見解析21.7108 m/s3arcsin 4見解析此題考察反射定律，折射定律，折射率及光路圖的作法，折射率是反映介質(zhì)光學(xué)特性的物理量，它是由介質(zhì)的性質(zhì)和入射光的頻率決定的，同一介質(zhì)對(duì)確定的單色光而言，對(duì)應(yīng)的折射率一定，不同介質(zhì)對(duì)同一單色光頻率一定的折射率一般是不一樣的. 2一個(gè)圓柱形筒，直徑1

9、2 cm，高16 cm.人眼在筒側(cè)上方某處觀察，所見筒側(cè)的深度為9 cm，當(dāng)筒中裝滿液體時(shí)，那么恰能看到筒側(cè)的最低點(diǎn)求：1此液體的折射率；2光在此液體中的傳播速度【解析】根據(jù)題中的條件作出光路圖如下圖1由圖可知sin ，sin i折射率：n.2傳播速度：v m/s2.25108 m/s.【答案】122.25108 m/s1假設(shè)某一介質(zhì)的折射率較大，那么A光由空氣射入該介質(zhì)時(shí)折射角較大B光由空氣射入該介質(zhì)時(shí)折射角較小C光在該介質(zhì)中的速度較大D光在該介質(zhì)中的速度較小【解析】由n可知，光由空氣射入介質(zhì)時(shí)的折射角是由折射率n和入射角i共同決定的，所以A、B均錯(cuò)誤；由n可知，介質(zhì)的折射率越大，光在該介質(zhì)

10、中的速度越小，故C錯(cuò)誤，D正確【答案】D2關(guān)于光的折射現(xiàn)象，正確的判斷是A光的傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象叫光的折射B折射定律是托勒密發(fā)現(xiàn)的C人觀察盛水容器的底部，發(fā)現(xiàn)水變淺了D假設(shè)光從空氣射入液體中，它的傳播速率一定增大【解析】光的傳播方向發(fā)生改變可以是反射，也可以是折射，A選項(xiàng)錯(cuò)；折射定律是斯涅耳發(fā)現(xiàn)的，B項(xiàng)錯(cuò)；人觀察盛水的容器底部，發(fā)現(xiàn)水變淺，這是折射現(xiàn)象，C項(xiàng)對(duì)；由折射定律知光從空氣射入液體速度應(yīng)減小，D項(xiàng)錯(cuò)【答案】C3如圖411所示，有、三種介質(zhì)，光線的傳播方向以及光線與介質(zhì)分界面的夾角如圖中所示，由此可以判斷圖411A光在介質(zhì)中的傳播速度最小B介質(zhì)的折射率最小C光在介質(zhì)中的傳播速度最大D介質(zhì)的折射率最大【解析】由相對(duì)折射率和絕對(duì)折射率的關(guān)系可知：n1sin45n2sin40，n1n3，而n1sin45sin26n3sin240，所以n1n3，即n2n1n3，B項(xiàng)對(duì)，D項(xiàng)錯(cuò)由