高中物理光1光的反射和折射課件新人教版選修34

第十三章光1光的反射和折射第十三章光高中物理第13章光1光的反射和折射課件新人教版選修3_4必備知識·自主學(xué)習(xí)一、光的反射與反射定律1.光的反射:光從第1種介質(zhì)射到它與第2種介質(zhì)的分界面時(shí),一部分光會_____到第1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_________內(nèi);反射光線與入射光線分別位于_____的兩側(cè);反射角_____(選填“大于”“小于”或“等于”)入射角。返回同一平面法線等于必備知識·自主學(xué)習(xí)一、光的反射與反射定律返回同一平面法線等于二、光的折射與折射定律【情境思考】二、光的折射與折射定律問題1:甲、乙兩個圖中,虛線代表什么?問題2:觀察筷子和魚的折射現(xiàn)象,其原理是什么?提示:問題1:出射光線的反向延長線。問題2:折射定律。問題1:甲、乙兩個圖中,虛線代表什么?1.光的折射:光從一種介質(zhì)_____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_____的現(xiàn)象。2.入射角與折射角:(1)入射角:入射光線與_____的夾角。(2)折射角:折射光線與_____的夾角。3.折射定律:折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi),折射光線與入射光線分別位于法線的_____;入射角的正弦與折射角的正弦成_____。4.光路可逆:在光的反射和折射現(xiàn)象中,光路都是_____的。斜射改變法線法線兩側(cè)正比可逆1.光的折射:光從一種介質(zhì)_____到兩種介質(zhì)的分界面時(shí),進(jìn)三、折射率1.意義:反映介質(zhì)的_________的物理量。2.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_____,叫這種介質(zhì)的折射率。n12=_______。3.折射率與光速的關(guān)系:某種介質(zhì)的折射率,等于光在_____中的傳播速度c與光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比,即n=___。4.特點(diǎn):任何介質(zhì)的折射率都大于1。光學(xué)性質(zhì)之比真空三、折射率光學(xué)性質(zhì)之比真空【易錯辨析】(1)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),傳播方向一定發(fā)生變化。(

)(2)折射角增大為原來的2倍,入射角也增大為原來的2倍。(

)(3)光在同一種均勻介質(zhì)中傳播時(shí),也可以發(fā)生折射現(xiàn)象。(

)(4)當(dāng)入射角為0°時(shí),折射角也等于0°。(

)(5)入射角變化,折射角也隨之變化,但入射角一定大于折射角。 (

)【易錯辨析】提示:(1)×。當(dāng)光從一種介質(zhì)垂直進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),傳播方向不發(fā)生變化。(2)×。根據(jù)=n可知,折射角增大為原來的2倍,入射角并不增大為原來的2倍。(3)×。光在同一種均勻介質(zhì)中傳播時(shí),沿直線傳播,方向不變,不發(fā)生折射。(4)√。當(dāng)入射角為0°時(shí),折射角也為0°,這是折射現(xiàn)象中的特殊情況。(5)×。當(dāng)光由空氣斜射入介質(zhì)中時(shí),入射角大于折射角;但當(dāng)光由介質(zhì)射入空氣中時(shí),由于光路可逆,入射角小于折射角。提示:(1)×。當(dāng)光從一種介質(zhì)垂直進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),傳播方向關(guān)鍵能力·合作學(xué)習(xí)知識點(diǎn)一光的折射1.光的傳播方向: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。并非一定變化,當(dāng)光垂直界面入射時(shí),傳播方向就不發(fā)生變化。2.光的傳播速度:光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),傳播速度一定發(fā)生變化,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,光傳播的速度發(fā)生變化。關(guān)鍵能力·合作學(xué)習(xí)知識點(diǎn)一光的折射3.入射角與折射角的大小關(guān)系:(1)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)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)的折射率大小而定。(2)當(dāng)光從折射率小的介質(zhì)斜射入折射率大的介質(zhì)時(shí),入射角大于折射角,當(dāng)光從折射率大的介質(zhì)斜射入折射率小的介質(zhì)時(shí),入射角小于折射角。3.入射角與折射角的大小關(guān)系:【問題探究】有經(jīng)驗(yàn)的漁民叉魚時(shí),不是正對著看到的魚去叉,而是對著所看到魚的下方叉,如圖所示。你知道這是為什么嗎?【問題探究】提示:從魚身上反射的光線由水中進(jìn)入空氣時(shí),在水面上發(fā)生折射,折射角大于入射角,折射光線進(jìn)入人眼,人眼會逆著折射光線的方向看去,就會覺得魚變淺了,眼睛看到的是魚的虛像,在魚的上方,所以叉魚時(shí)要瞄準(zhǔn)像的下方,如圖所示。提示:從魚身上反射的光線由水中進(jìn)入空氣時(shí),在水面上發(fā)生折射,【典例示范】【典例】(多選)如圖所示,把由同種玻璃制成的厚度為d的立方體A和半徑為d的半球體B分別放在報(bào)紙上,且讓半球的凸面向上。從正上方(對B來說是最高點(diǎn))豎直向下分別觀察A、B中心處報(bào)紙上的文字,下面的觀察記錄正確的是(

)A.看到A中的字比B中的字高B.看到B中的字比A中的字高C.看到A、B中的字一樣高D.看到B中的字和沒有放玻璃半球時(shí)一樣高【典例示范】【解析】選A、D。如圖所示:折射只有在入射角不等于0°的時(shí)候才發(fā)生,當(dāng)人眼通過半球看的時(shí)候進(jìn)入眼睛的光線恰恰是從球面法線方向出來的光線,所以不發(fā)生折射,通過半球體觀察物像重合,則看到B中的字和沒有放玻璃半球時(shí)一樣高;通過立方體觀察時(shí),由于光線發(fā)生了折射,折射角大于入射角,所以看到的像比物高,即看到A中的字比B中的字高,故A、D正確?！窘馕觥窟xA、D。如圖所示:折射只有在入射角不等于0°的時(shí)候【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.如圖所示的四種情景中,屬于光的折射的是 (

)【素養(yǎng)訓(xùn)練】【解析】選B。A屬于光沿直線傳播;B屬于光的折射;C屬于光沿直線傳播,D屬于光的反射,故B正確?！窘馕觥窟xB。A屬于光沿直線傳播;B屬于光的折射;C屬于光沿2.在水中的潛水員斜向上看岸邊的物體時(shí),看到的物體 (

)A.比物體所處的實(shí)際位置高B.比物體所處的實(shí)際位置低C.跟物體所處的實(shí)際位置一樣高D.以上三種情況都有可能【解析】選A。物體反射的光斜射到水面上,會發(fā)生折射現(xiàn)象,當(dāng)光進(jìn)入水中后靠近法線射入潛水員眼睛,而潛水員由于錯覺,認(rèn)為光始終沿直線傳播,逆著光的方向看上去而形成虛像,所以潛水員在水中看見岸上的物體,實(shí)際是變高了的物體的虛像,A正確。2.在水中的潛水員斜向上看岸邊的物體時(shí),看到的物體 ()【加固訓(xùn)練】1.一條光線以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40°

B.在50°～100°C.在100°～140° D.大于140°【加固訓(xùn)練】【解析】選C。由=n>1,得折射角θ2<θ1=40°,由反射定律得θ3=θ1=40°,如圖所示,故折射光線與反射光線的夾角φ=180°-θ3-θ2=140°-θ2,所以100°<φ<140°,故C正確?！窘馕觥窟xC。由=n>1,得折射角θ2<θ1=402.(多選)一束光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2,方向如圖所示,下列對于1、2兩種介質(zhì)的光學(xué)屬性的判斷正確的是 (

)A.介質(zhì)1的折射率小B.介質(zhì)1的折射率大C.光在介質(zhì)1中的傳播速度大D.光在介質(zhì)2中的傳播速度大2.(多選)一束光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2,方向如圖所示,下列對于【解析】選B、D。由圖可知,光由介質(zhì)1射入介質(zhì)2后折射角大于入射角,故介質(zhì)1的折射率大于介質(zhì)2的折射率,故選項(xiàng)A錯,B對;由n=得v=,故光在介質(zhì)1中的傳播速度小,在介質(zhì)2中的傳播速度大,故選項(xiàng)C錯,D對?！窘馕觥窟xB、D。由圖可知,光由介質(zhì)1射入介質(zhì)2后折射角大于知識點(diǎn)二折射率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常數(shù)。2.折射率的意義:當(dāng)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是一個常數(shù),叫折射率。對同種光來說,不同的介質(zhì)具有不同的折射率,這說明折射率反映了該介質(zhì)的光學(xué)特性。知識點(diǎn)二折射率3.折射率與光速的關(guān)系:(1)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n=,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。(2)某種介質(zhì)的折射率越大,光在該介質(zhì)中的傳播速度越小。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,它的大小由介質(zhì)本身及光的性質(zhì)共同決定,與入射角、折射角無關(guān),不隨入射角、折射角的變化而變化。3.折射率與光速的關(guān)系:5.“相對折射率”與“絕對折射率”:光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2時(shí),入射角θ1與折射角θ2的正弦之比叫作介質(zhì)2對介質(zhì)1的相對折射率,通常用n12表示。若介質(zhì)1是真空,則介質(zhì)2相對真空的折射率叫作該介質(zhì)的絕對折射率,通常用n表示。設(shè)介質(zhì)1的絕對折射率為n1,介質(zhì)2的絕對折射率為n2,則n12=5.“相對折射率”與“絕對折射率”:光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2時(shí),【問題探究】情境:如表所示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?jiān)诒砀窕A(chǔ)上思考以下問題:【問題探究】討論:(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),有沒有保持不變的量?提示:(1)由表格可以看出折射角隨入射角的增大而增大。(2)由表格可以看出,在誤差允許的范圍內(nèi),入射角的正弦與折射角的正弦的比值總是保持不變。討論:【典例示范】【典例】如圖所示,直角三棱鏡ABC的一個側(cè)面BC緊貼在平面鏡上,∠BAC=β,從點(diǎn)光源S發(fā)出的一細(xì)光束SO射到棱鏡的另一側(cè)面AC上,適當(dāng)調(diào)整入射光SO的方向,當(dāng)SO與AC面成α角時(shí),其折射光在鏡面發(fā)生一次反射,從AC面射出后恰好與SO重合,則此棱鏡的折射率為 (

)【典例示范】【解析】選A。作出光路圖,依題意可知光垂直BC反射才能從AC面射出后恰好與SO重合,則光在AC面的入射角為θ1=90°-α,由幾何關(guān)系可知折射角為θ2=90°-β,根據(jù)折射定律n=A正確?！窘馕觥窟xA。作出光路圖,依題意可知光垂直BC反射才能從AC【誤區(qū)警示】認(rèn)識折射率的三大誤區(qū)誤區(qū)1:誤認(rèn)為折射率定義式中θ1一定是入射角產(chǎn)生誤區(qū)的原因是對折射率定義理解不清,θ1是真空(空氣)中的光線與法線的夾角,不一定是入射角;θ2是介質(zhì)中的光線與法線的夾角,不一定是折射角。誤區(qū)2:誤認(rèn)為介質(zhì)的密度越大,折射率越大這是由于不理解折射率和密度的關(guān)系,介質(zhì)的折射率和密度沒有必然的聯(lián)系,密度大,折射率不一定大?！菊`區(qū)警示】認(rèn)識折射率的三大誤區(qū)誤區(qū)3:誤認(rèn)為折射率n與sinθ1成正比,與sinθ2成反比其原因是對n=只從數(shù)學(xué)表達(dá)式上理解,不理解折射率n的實(shí)質(zhì),其大小與入射角、折射角的大小無關(guān)。誤區(qū)3:誤認(rèn)為折射率n與sinθ1成正比,與sinθ2成【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.(2020·深圳高二檢測)如圖所示,單色光束從某點(diǎn)以入射角i射入一厚度為d的平行玻璃磚中,在入射點(diǎn)同時(shí)發(fā)生反射和折射,折射光線經(jīng)過玻璃磚后在下表面同樣發(fā)生反射和折射,且反射光線與上表面的交點(diǎn)到上表面的入射點(diǎn)間的距離為l。已知光在真空中的傳播速度為c。則平行玻璃磚的折射率為(

)【素養(yǎng)訓(xùn)練】【解析】選B。設(shè)光從O點(diǎn)射入,反射光交于A點(diǎn),由題意畫出光路圖如圖所示

設(shè)折射角為r,平行玻璃磚的折射率為n,由折射定律有=n根據(jù)幾何關(guān)系有l(wèi)=2dtanr所以解得n=sini,B項(xiàng)正確,A、C、D錯誤?！窘馕觥窟xB。設(shè)光從O點(diǎn)射入,反射光交于A點(diǎn),由題意畫出光路2.河中有條小魚,某時(shí)刻小魚的實(shí)際深度為H,一人從水面正上方往水中看,他感覺到的小魚的深度為多大?(設(shè)水的折射率為n)2.河中有條小魚,某時(shí)刻小魚的實(shí)際深度為H,一人從水面正上方【解析】如圖所示,設(shè)小魚在S處,從魚反射出的光線SO垂直水面射出,光線SO1與SO間的夾角很小。因一般人的瞳孔的線度為2～3mm,θ1、θ2為一組對應(yīng)的折射角和入射角,可知θ1、θ2均很小。由數(shù)學(xué)知識知:【解析】如圖所示,設(shè)小魚在S處,從魚反射出的光線SO垂直水面sinθ1≈tanθ1=,sinθ2≈tanθ2=由折射定律得:n=,得h=即他感覺到的小魚的深度為實(shí)際深度的,即變淺。答案:

sinθ1≈tanθ1=,sinθ2≈tanθ2=知識點(diǎn)三測定玻璃的折射率1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握測定玻璃的折射率的方法。2.實(shí)驗(yàn)原理:用插針法確定光路,找出跟入射光線相對應(yīng)的折射光線,用量角器測出入射角θ1和折射角θ2,根據(jù)折射定律計(jì)算出玻璃的折射率n=。3.實(shí)驗(yàn)器材:玻璃磚、白紙、木板、大頭針?biāo)拿?、圖釘四枚、量角器、三角板(或直尺)、鉛筆。知識點(diǎn)三測定玻璃的折射率4.實(shí)驗(yàn)步驟:(1)如圖所示,將白紙用圖釘釘在平木板上。4.實(shí)驗(yàn)步驟:(2)在白紙上畫出一條直線aa′作為界面(線),過aa′上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN′,并畫一條線段AO作為入射光線。(3)把長方形玻璃磚放在白紙上,使它的長邊跟aa′對齊,畫出玻璃磚的另一邊bb′。(4)在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1、P2,透過玻璃磚觀察大頭針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。(2)在白紙上畫出一條直線aa′作為界面(線),過aa′上的(5)移去大頭針和玻璃磚,過P3、P4所在處作直線O′B與bb′交于O′,直線O′B就代表了沿AO方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向。(6)連接OO′,入射角θ1=∠AON,折射角θ2=∠O′ON′,用量角器量出入射角和折射角。(7)用上述方法測出入射角分別為30°、45°、60°時(shí)的折射角。(5)移去大頭針和玻璃磚,過P3、P4所在處作直線O′B與b5.數(shù)據(jù)處理:(1)計(jì)算法:通過測量入射角和折射角,然后查數(shù)學(xué)用表,得出入射角和折射角的正弦值,再代入n=中求多次不同入射角時(shí)n的值,然后取其平均值,即為玻璃磚的折射率。5.數(shù)據(jù)處理:(2)圖象法:求出多組對應(yīng)的入射角與折射角的正弦值,作出sinθ1-sinθ2圖象,由n=可知圖象應(yīng)為直線,如圖所示,其斜率為折射率。(2)圖象法:求出多組對應(yīng)的入射角與折射角的正弦值,作出si(3)單位圓法:在不使用量角器的情況下,可以用畫單位圓法。①以入射點(diǎn)O為圓心,以一定長度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E作NN′的垂線EH,過E′作NN′的垂線E′H′,如圖所示。(3)單位圓法:在不使用量角器的情況下,可以用畫單位圓法。②由圖中關(guān)系sinθ1=,sinθ2=,OE=OE′=R,則n=只要用刻度尺測出EH、E′H′的長度就可以求出n。②由圖中關(guān)系sinθ1=,sinθ2=,6.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θ1應(yīng)適當(dāng)大一些,以減小測量角度的誤差,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)過程中,玻璃磚與白紙的相對位置不能改變。(5)玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的,宜在5cm以上。若寬度太小,則測量誤差較大。6.注意事項(xiàng):7.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、折射角測量不精確。為減小測角時(shí)的相對誤差,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),折射光會相對較弱。7.實(shí)驗(yàn)誤差:【問題探究】在利用插針法測定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中:

某同學(xué)在畫界面時(shí),不小心將兩界面aa′、bb′間距畫得比玻璃磚寬度大些,如圖所示,則他測得的折射率偏大還是偏小?【問題探究】提示:由圖可看出如果將兩界面aa′、bb′間距畫得比玻璃磚寬度大些,則測得的折射角將變大,算得的折射率將偏小。提示:由圖可看出如果將兩界面aa′、bb′間距畫得比玻璃磚寬【典例示范】【典例】(2019·天津高考)某小組做測定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn),所用器材有:玻璃磚,大頭針,刻度尺,圓規(guī),筆,白紙。(1)下列哪些措施能夠提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度________。

A.選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚B.選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚C.選用粗的大頭針完成實(shí)驗(yàn)D.插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些【典例示范】(2)該小組用同一套器材完成了四次實(shí)驗(yàn),記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如圖所示,其中實(shí)驗(yàn)操作正確的是________。

(2)該小組用同一套器材完成了四次實(shí)驗(yàn),記錄的玻璃磚界線和四(3)該小組選取了操作正確的實(shí)驗(yàn)記錄,在白紙上畫出光線的徑跡,以入射點(diǎn)O為圓心作圓,與入射光線、折射光線分別交于A、B點(diǎn),再過A、B點(diǎn)作法線NN′的垂線,垂足分別為C、D點(diǎn),如圖所示,則玻璃的折射率n=__________。(用圖中線段的字母表示)

(3)該小組選取了操作正確的實(shí)驗(yàn)記錄,在白紙上畫出光線的徑跡【解析】(1)采用插針法測定玻璃的折射率的時(shí)候,應(yīng)選定光學(xué)表面間距大一些的玻璃磚,這樣光路圖會更加清晰,減小誤差,同時(shí)兩枚大頭針的距離盡量大一些,保證光線的準(zhǔn)確度,因此A、D正確;光學(xué)表面是否平行不影響該實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度,因此B錯誤;應(yīng)選用細(xì)的大頭針,因此C錯誤。(2)根據(jù)光的折射定律可知當(dāng)選用平行的玻璃磚時(shí)出射光和入射光應(yīng)是平行光,又發(fā)生了折射,因此出射光的出射點(diǎn)應(yīng)相比入射光的延長線向左平移,因此D正確,A、B、C錯誤?！窘馕觥?1)采用插針法測定玻璃的折射率的時(shí)候,應(yīng)選定光學(xué)表(3)由折射定律可知折射率n=,sin∠AOC=,sin∠BOD=,聯(lián)立解得n=。答案:(1)A、D

(2)D

(3)(3)由折射定律可知折射率n=,sin∠A【規(guī)律方法】測定玻璃折射率的基本思路(1)確定一條從空氣斜射入玻璃(或者從玻璃斜射入空氣)的光路。(2)通過作圖確定入射角和折射角。(3)由折射率的定義n=計(jì)算出玻璃的折射率。【規(guī)律方法】測定玻璃折射率的基本思路【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.小張用“插針法”測定玻璃的折射率。玻璃磚有4個光學(xué)面A、B、C、D,如圖所示,其中A、C兩面相互平行,實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)對入射面和出射面的認(rèn)識正確的是 (

)A.只能選用A、C兩面B.可以選用A、B兩面C.不能選用B、D兩面 D.不能選用A、D兩面【素養(yǎng)訓(xùn)練】【解析】選B。應(yīng)用插針法測玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)時(shí),在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2,透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線方向,直到P2擋住P1的像;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P3及P1、P2的像,記下P3、P4的位置,由圖所示玻璃磚可知,實(shí)驗(yàn)時(shí)可以用A、C兩面、或用A、B兩面、或用A、D兩面、或用B、D兩面進(jìn)行實(shí)驗(yàn),故B正確,A、C、D錯誤?！窘馕觥窟xB。應(yīng)用插針法測玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)時(shí),在玻璃磚的一側(cè)2.用圓弧狀玻璃磚做測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí),先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚,在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2,然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察,調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住,接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4,使P3擋住P1和P2的像,P4擋住P3以及P1和P2的像,在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓,如圖甲所示(O為兩圓弧圓心,圖中已畫出經(jīng)過P1、P2點(diǎn)的入射光線)。2.用圓弧狀玻璃磚做測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí),先在白紙上放好圓(1)在圖上補(bǔ)畫出所需的光路。(2)為了測出玻璃的折射率,需要測量入射角和折射角,請?jiān)趫D中的AB分界面上畫出這兩個角。(3)多次改變?nèi)肷浣?測得幾組入射角和折射角,根據(jù)測得的入射角和折射角的正弦值,畫出了如圖乙所示的圖象,由圖象可知該玻璃的折射率n=________。

(1)在圖上補(bǔ)畫出所需的光路?！窘馕觥?1)連接P3、P4與弧CD交于一點(diǎn),此交點(diǎn)即為光線從玻璃磚中射出的位置,又由于P1、P2的連線與弧AB的交點(diǎn)即為光線進(jìn)入玻璃磚的位置,連接兩點(diǎn)即可作出玻璃磚中的光線,如圖所示?！窘馕觥?1)連接P3、P4與弧CD交于一點(diǎn),此交點(diǎn)即為光線(2)連接O點(diǎn)與光線在AB上的入射點(diǎn)即為法線,作出入射角和折射角如圖中i、r所示。(3)圖象的斜率k==n,由題圖乙可知圖象的斜率為1.5,即該玻璃的折射率為1.5。答案:(1)見解析圖(2)見解析圖(3)1.5(2)連接O點(diǎn)與光線在AB上的入射點(diǎn)即為法線,作出入射角和折【加固訓(xùn)練】1.某同學(xué)由于沒有量角器,他在完成了光路圖后,以O(shè)點(diǎn)為圓心,10cm為半徑畫圓,分別交線段OA于A點(diǎn),交線段OO′的延長線于C點(diǎn),過A點(diǎn)作法線NN′的垂線AB交NN′于B點(diǎn),過C點(diǎn)作法線NN′的垂線CD交NN′于D點(diǎn),如圖所示。用刻度尺量得OB=8cm,CD=4cm,由此可得出玻璃的折射率n=________。

【加固訓(xùn)練】【解析】由題圖可知sin∠AOB=,sin∠DOC=

,OA=OC=R,根據(jù)n=知,n==1.5。答案:1.5【解析】由題圖可知sin∠AOB=,2.如圖所示,某同學(xué)利用方格坐標(biāo)紙測定半圓形玻璃磚的折射率,OA是畫在紙上的直線,他在直線OA適當(dāng)位置先后豎直插上P1、P2兩枚大頭針,如圖放上玻璃磚(如粗黑線所示),然后插上P3、P4大頭針。2.如圖所示,某同學(xué)利用方格坐標(biāo)紙測定半圓形玻璃磚的折射率,(1)其中他確定P3大頭針位置的方法應(yīng)是:_______。

(2)若該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范準(zhǔn)確,其記錄的情況如圖所示。該同學(xué)還用圓規(guī)做了一個以O(shè)為圓心,半徑與玻璃磚相同的半圓(如圖中虛線所示)。請您幫這位同學(xué)算出折射率n=______。

(1)其中他確定P3大頭針位置的方法應(yīng)是:_______。

【解析】(1)透過玻璃磚看,P3大頭針擋住P1、P2兩枚大頭針的像。(2)由圖可知,n==1.5

答案:(1)見解析(2)1.5【解析】(1)透過玻璃磚看,P3大頭針擋住P1、P2兩枚大頭【拓展例題】考查內(nèi)容:光的反射與折射現(xiàn)象的綜合應(yīng)用【典例】如圖所示,半圓玻璃磚的半徑R=10cm,折射率n=,直徑AB與屏幕MN垂直并接觸于A點(diǎn)。激光束a以入射角i=60°射向玻璃磚圓心O,結(jié)果在屏幕MN上出現(xiàn)兩個光斑。(1)畫出光路圖。(2)求兩光斑之間的距離L?！就卣估}】考查內(nèi)容:光的反射與折射現(xiàn)象的綜合應(yīng)用【解析】(1)由折射定律和反射定律,畫出光路圖如圖所示:(2)設(shè)折射角為r,由n=解得r=30°,反射角β=60°兩光斑之間的距離L=Rtan30°+Rtan60°=cm=23.1cm答案:(1)見解析(2)23.1cm【解析】(1)由折射定律和反射定律,畫出光路圖如圖所示:課堂檢測·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.下列關(guān)于光的折射及折射率的說法正確的是 (

)A.光由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),光的傳播方向一定發(fā)生改變B.放入盛水的碗中的筷子,看起來像折了一樣,是光的折射C.光由水射入空氣中,折射角小于入射角D.光在折射率大的介質(zhì)中傳播速度大課堂檢測·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.下列關(guān)于光的折射及折射率的說法正確的是【解析】選B。當(dāng)光垂直交界面射入時(shí),傳播方向不變,選項(xiàng)A錯誤;從水中筷子反射的光線由水中進(jìn)入空氣時(shí),在水面上發(fā)生折射,折射角大于入射角,折射光線進(jìn)入人眼,人眼逆著折射光線的方向看筷子像折了一樣,是光的折射,故選項(xiàng)B正確;光由水射入空氣中,折射角大于入射角,故選項(xiàng)C錯誤;由n=得,光在折射率大的介質(zhì)中的傳播速度小,故選項(xiàng)D錯誤?！窘馕觥窟xB。當(dāng)光垂直交界面射入時(shí),傳播方向不變,選項(xiàng)A錯誤2.根據(jù)下邊的漫畫,判斷下列說法正確的是 (

)

A.魚看到的是人的實(shí)像,位置偏高些B.魚看到的是人的虛像,位置偏低些C.人看到的是魚的虛像,位置變淺了D.人看到的是魚的實(shí)像,位置變淺了2.根據(jù)下邊的漫畫,判斷下列說法正確的是 ()【解析】選C。人看到的是魚發(fā)出的光線經(jīng)過水面折射形成的虛像,光線從水射向空氣中時(shí),入射角小于折射角。作出從魚S1發(fā)出的兩條光路,將折射光線反向延長,得到的交點(diǎn)即為魚的虛像S1′,如圖,可以看出虛像的位置變淺了。同理,魚看到的是人發(fā)出的光線經(jīng)過水面折射形成的虛像,根據(jù)光路的可逆性原理可知,位置偏高了。故選C?！窘馕觥窟xC。人看到的是魚發(fā)出的光線經(jīng)過水面折射形成的虛像,3.如圖所示為光由玻璃射入空氣中的光路圖,直線AB與CD垂直,其中一條是法線。入射光線與CD的夾角為α,折射光線與CD的夾角為β,α>β(α+β≠90°),則該玻璃的折射率n等于 (

)3.如圖所示為光由玻璃射入空氣中的光路圖,直線AB與CD垂直【解析】選B。因?yàn)楣鈴牟Ａ淙肟諝?折射角大于入射角,所以知CD為界面,入射角為90°-α,折射角為90°-β,根據(jù)光的可逆性知,折射率n=故B正確,A、C、D錯誤。故選B?！窘馕觥窟xB。因?yàn)楣鈴牟Ａ淙肟諝?折射角大于入射角,所以知【加固訓(xùn)練】若某一介質(zhì)的折射率較大,則 (

)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】選D。由n=可知,光由空氣射入介質(zhì)時(shí)的折射角是由入射角i和折射率n共同決定的,所以A、B均錯;由n=可知,介質(zhì)的折射率越大,光在該介質(zhì)中的速度越小,故C錯,D正確?！炯庸逃?xùn)練】4.現(xiàn)在高速公路上的標(biāo)志牌都用“回歸反光膜”制成,夜間行車時(shí),它能把車燈射出的光逆向返回,標(biāo)志牌上的字特別醒目。這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制成的,如圖所示,反光膜內(nèi)均勻分布著直徑為10μm的細(xì)玻璃珠,所用玻璃的折射率為,為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光線平行,那么第一次入射的入射角應(yīng)是(

)A.15°

B.30°C.45°

D.60°4.現(xiàn)在高速公路上的標(biāo)志牌都用“回歸反光膜”制成,夜間行車時(shí)【解析】選D。作光路圖如圖所示,設(shè)入射角為θ,折射角為α,則θ=2α,

所以,θ=60°。故選項(xiàng)D正確?！窘馕觥窟xD。作光路圖如圖所示,設(shè)入射角為θ,折射角為α,則5.某同學(xué)用半圓形玻璃磚測定玻璃的折射率(如圖甲所示)。在固定好的白紙上作出直角坐標(biāo)系xOy,實(shí)驗(yàn)時(shí)將半圓形玻璃磚M放在白紙上,使其底邊aa′與Ox軸重合,且圓心恰好位于O點(diǎn),實(shí)驗(yàn)正確操作后,移去玻璃磚,作OP3連線,用圓規(guī)以O(shè)點(diǎn)為圓心畫一個圓(如圖中虛線所示),此圓與AO線的交點(diǎn)為B,與OP3連線的交點(diǎn)為C。測出B點(diǎn)到x、y軸的距離分別為l1、d1,C點(diǎn)到x、y軸的距離分別為l2、d2。5.某同學(xué)用半圓形玻璃磚測定玻璃的折射率(如圖甲所示)。在固(1)根據(jù)測出的B、C兩點(diǎn)到兩坐標(biāo)軸的距離,可知此玻璃折射率測量值的表達(dá)式n=________;

(2)該同學(xué)又用平行玻璃磚做實(shí)驗(yàn)如圖乙所示。他在紙上正確畫出玻璃磚的兩個界面aa′和bb′后,不小心碰了玻璃磚使它向aa′方向平移了少許,如圖所示。則他測出的折射率將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

(1)根據(jù)測出的B、C兩點(diǎn)到兩坐標(biāo)軸的距離,可知此玻璃折射率【解析】(1)設(shè)光線在x軸上的入射角為i,折射角為r,玻璃磚的半徑為R,根據(jù)數(shù)學(xué)知識得:sini=,sinr=,則此玻璃折射率測量值的表達(dá)式為:n=【解析】(1)設(shè)光線在x軸上的入射角為i,折射角為r,玻璃磚(2)如圖所示,左側(cè)折射光線表示將玻璃磚向上平移后實(shí)際的光路圖,而右側(cè)折射光線是作圖時(shí)所采用的光路圖,通過比較發(fā)現(xiàn),入射角和折射角沒有變化,由折射率的定義式得知,測得的折射率將不變。

答案:(1)

(2)不變(2)如圖所示,左側(cè)折射光線表示將玻璃磚向上平移后實(shí)際的光路第十三章光1光的反射和折射第十三章光高中物理第13章光1光的反射和折射課件新人教版選修3_4必備知識·自主學(xué)習(xí)一、光的反射與反射定律1.光的反射:光從第1種介質(zhì)射到它與第2種介質(zhì)的分界面時(shí),一部分光會_____到第1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_________內(nèi);反射光線與入射光線分別位于_____的兩側(cè);反射角_____(選填“大于”“小于”或“等于”)入射角。返回同一平面法線等于必備知識·自主學(xué)習(xí)一、光的反射與反射定律返回同一平面法線等于二、光的折射與折射定律【情境思考】二、光的折射與折射定律問題1:甲、乙兩個圖中,虛線代表什么?問題2:觀察筷子和魚的折射現(xiàn)象,其原理是什么?提示:問題1:出射光線的反向延長線。問題2:折射定律。問題1:甲、乙兩個圖中,虛線代表什么?1.光的折射:光從一種介質(zhì)_____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_____的現(xiàn)象。2.入射角與折射角:(1)入射角:入射光線與_____的夾角。(2)折射角:折射光線與_____的夾角。3.折射定律:折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi),折射光線與入射光線分別位于法線的_____;入射角的正弦與折射角的正弦成_____。4.光路可逆:在光的反射和折射現(xiàn)象中,光路都是_____的。斜射改變法線法線兩側(cè)正比可逆1.光的折射:光從一種介質(zhì)_____到兩種介質(zhì)的分界面時(shí),進(jìn)三、折射率1.意義:反映介質(zhì)的_________的物理量。2.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_____,叫這種介質(zhì)的折射率。n12=_______。3.折射率與光速的關(guān)系:某種介質(zhì)的折射率,等于光在_____中的傳播速度c與光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比,即n=___。4.特點(diǎn):任何介質(zhì)的折射率都大于1。光學(xué)性質(zhì)之比真空三、折射率光學(xué)性質(zhì)之比真空【易錯辨析】(1)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),傳播方向一定發(fā)生變化。(

)(2)折射角增大為原來的2倍,入射角也增大為原來的2倍。(

)(3)光在同一種均勻介質(zhì)中傳播時(shí),也可以發(fā)生折射現(xiàn)象。(

)(4)當(dāng)入射角為0°時(shí),折射角也等于0°。(

)(5)入射角變化,折射角也隨之變化,但入射角一定大于折射角。 (

)【易錯辨析】提示:(1)×。當(dāng)光從一種介質(zhì)垂直進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),傳播方向不發(fā)生變化。(2)×。根據(jù)=n可知,折射角增大為原來的2倍,入射角并不增大為原來的2倍。(3)×。光在同一種均勻介質(zhì)中傳播時(shí),沿直線傳播,方向不變,不發(fā)生折射。(4)√。當(dāng)入射角為0°時(shí),折射角也為0°,這是折射現(xiàn)象中的特殊情況。(5)×。當(dāng)光由空氣斜射入介質(zhì)中時(shí),入射角大于折射角;但當(dāng)光由介質(zhì)射入空氣中時(shí),由于光路可逆,入射角小于折射角。提示:(1)×。當(dāng)光從一種介質(zhì)垂直進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),傳播方向關(guān)鍵能力·合作學(xué)習(xí)知識點(diǎn)一光的折射1.光的傳播方向: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。并非一定變化,當(dāng)光垂直界面入射時(shí),傳播方向就不發(fā)生變化。2.光的傳播速度:光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),傳播速度一定發(fā)生變化,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,光傳播的速度發(fā)生變化。關(guān)鍵能力·合作學(xué)習(xí)知識點(diǎn)一光的折射3.入射角與折射角的大小關(guān)系:(1)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)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)的折射率大小而定。(2)當(dāng)光從折射率小的介質(zhì)斜射入折射率大的介質(zhì)時(shí),入射角大于折射角,當(dāng)光從折射率大的介質(zhì)斜射入折射率小的介質(zhì)時(shí),入射角小于折射角。3.入射角與折射角的大小關(guān)系:【問題探究】有經(jīng)驗(yàn)的漁民叉魚時(shí),不是正對著看到的魚去叉,而是對著所看到魚的下方叉,如圖所示。你知道這是為什么嗎?【問題探究】提示:從魚身上反射的光線由水中進(jìn)入空氣時(shí),在水面上發(fā)生折射,折射角大于入射角,折射光線進(jìn)入人眼,人眼會逆著折射光線的方向看去,就會覺得魚變淺了,眼睛看到的是魚的虛像,在魚的上方,所以叉魚時(shí)要瞄準(zhǔn)像的下方,如圖所示。提示:從魚身上反射的光線由水中進(jìn)入空氣時(shí),在水面上發(fā)生折射,【典例示范】【典例】(多選)如圖所示,把由同種玻璃制成的厚度為d的立方體A和半徑為d的半球體B分別放在報(bào)紙上,且讓半球的凸面向上。從正上方(對B來說是最高點(diǎn))豎直向下分別觀察A、B中心處報(bào)紙上的文字,下面的觀察記錄正確的是(

)A.看到A中的字比B中的字高B.看到B中的字比A中的字高C.看到A、B中的字一樣高D.看到B中的字和沒有放玻璃半球時(shí)一樣高【典例示范】【解析】選A、D。如圖所示:折射只有在入射角不等于0°的時(shí)候才發(fā)生,當(dāng)人眼通過半球看的時(shí)候進(jìn)入眼睛的光線恰恰是從球面法線方向出來的光線,所以不發(fā)生折射,通過半球體觀察物像重合,則看到B中的字和沒有放玻璃半球時(shí)一樣高;通過立方體觀察時(shí),由于光線發(fā)生了折射,折射角大于入射角,所以看到的像比物高,即看到A中的字比B中的字高,故A、D正確?！窘馕觥窟xA、D。如圖所示:折射只有在入射角不等于0°的時(shí)候【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.如圖所示的四種情景中,屬于光的折射的是 (

)【素養(yǎng)訓(xùn)練】【解析】選B。A屬于光沿直線傳播;B屬于光的折射;C屬于光沿直線傳播,D屬于光的反射,故B正確?！窘馕觥窟xB。A屬于光沿直線傳播;B屬于光的折射;C屬于光沿2.在水中的潛水員斜向上看岸邊的物體時(shí),看到的物體 (

)A.比物體所處的實(shí)際位置高B.比物體所處的實(shí)際位置低C.跟物體所處的實(shí)際位置一樣高D.以上三種情況都有可能【解析】選A。物體反射的光斜射到水面上,會發(fā)生折射現(xiàn)象,當(dāng)光進(jìn)入水中后靠近法線射入潛水員眼睛,而潛水員由于錯覺,認(rèn)為光始終沿直線傳播,逆著光的方向看上去而形成虛像,所以潛水員在水中看見岸上的物體,實(shí)際是變高了的物體的虛像,A正確。2.在水中的潛水員斜向上看岸邊的物體時(shí),看到的物體 ()【加固訓(xùn)練】1.一條光線以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40°

B.在50°～100°C.在100°～140° D.大于140°【加固訓(xùn)練】【解析】選C。由=n>1,得折射角θ2<θ1=40°,由反射定律得θ3=θ1=40°,如圖所示,故折射光線與反射光線的夾角φ=180°-θ3-θ2=140°-θ2,所以100°<φ<140°,故C正確。【解析】選C。由=n>1,得折射角θ2<θ1=402.(多選)一束光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2,方向如圖所示,下列對于1、2兩種介質(zhì)的光學(xué)屬性的判斷正確的是 (

)A.介質(zhì)1的折射率小B.介質(zhì)1的折射率大C.光在介質(zhì)1中的傳播速度大D.光在介質(zhì)2中的傳播速度大2.(多選)一束光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2,方向如圖所示,下列對于【解析】選B、D。由圖可知,光由介質(zhì)1射入介質(zhì)2后折射角大于入射角,故介質(zhì)1的折射率大于介質(zhì)2的折射率,故選項(xiàng)A錯,B對;由n=得v=,故光在介質(zhì)1中的傳播速度小,在介質(zhì)2中的傳播速度大,故選項(xiàng)C錯,D對?！窘馕觥窟xB、D。由圖可知,光由介質(zhì)1射入介質(zhì)2后折射角大于知識點(diǎn)二折射率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常數(shù)。2.折射率的意義:當(dāng)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是一個常數(shù),叫折射率。對同種光來說,不同的介質(zhì)具有不同的折射率,這說明折射率反映了該介質(zhì)的光學(xué)特性。知識點(diǎn)二折射率3.折射率與光速的關(guān)系:(1)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n=,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。(2)某種介質(zhì)的折射率越大,光在該介質(zhì)中的傳播速度越小。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,它的大小由介質(zhì)本身及光的性質(zhì)共同決定,與入射角、折射角無關(guān),不隨入射角、折射角的變化而變化。3.折射率與光速的關(guān)系:5.“相對折射率”與“絕對折射率”:光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2時(shí),入射角θ1與折射角θ2的正弦之比叫作介質(zhì)2對介質(zhì)1的相對折射率,通常用n12表示。若介質(zhì)1是真空,則介質(zhì)2相對真空的折射率叫作該介質(zhì)的絕對折射率,通常用n表示。設(shè)介質(zhì)1的絕對折射率為n1,介質(zhì)2的絕對折射率為n2,則n12=5.“相對折射率”與“絕對折射率”:光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2時(shí),【問題探究】情境:如表所示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?jiān)诒砀窕A(chǔ)上思考以下問題:【問題探究】討論:(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),有沒有保持不變的量?提示:(1)由表格可以看出折射角隨入射角的增大而增大。(2)由表格可以看出,在誤差允許的范圍內(nèi),入射角的正弦與折射角的正弦的比值總是保持不變。討論:【典例示范】【典例】如圖所示,直角三棱鏡ABC的一個側(cè)面BC緊貼在平面鏡上,∠BAC=β,從點(diǎn)光源S發(fā)出的一細(xì)光束SO射到棱鏡的另一側(cè)面AC上,適當(dāng)調(diào)整入射光SO的方向,當(dāng)SO與AC面成α角時(shí),其折射光在鏡面發(fā)生一次反射,從AC面射出后恰好與SO重合,則此棱鏡的折射率為 (

)【典例示范】【解析】選A。作出光路圖,依題意可知光垂直BC反射才能從AC面射出后恰好與SO重合,則光在AC面的入射角為θ1=90°-α,由幾何關(guān)系可知折射角為θ2=90°-β,根據(jù)折射定律n=A正確。【解析】選A。作出光路圖,依題意可知光垂直BC反射才能從AC【誤區(qū)警示】認(rèn)識折射率的三大誤區(qū)誤區(qū)1:誤認(rèn)為折射率定義式中θ1一定是入射角產(chǎn)生誤區(qū)的原因是對折射率定義理解不清,θ1是真空(空氣)中的光線與法線的夾角,不一定是入射角;θ2是介質(zhì)中的光線與法線的夾角,不一定是折射角。誤區(qū)2:誤認(rèn)為介質(zhì)的密度越大,折射率越大這是由于不理解折射率和密度的關(guān)系,介質(zhì)的折射率和密度沒有必然的聯(lián)系,密度大,折射率不一定大?！菊`區(qū)警示】認(rèn)識折射率的三大誤區(qū)誤區(qū)3:誤認(rèn)為折射率n與sinθ1成正比,與sinθ2成反比其原因是對n=只從數(shù)學(xué)表達(dá)式上理解,不理解折射率n的實(shí)質(zhì),其大小與入射角、折射角的大小無關(guān)。誤區(qū)3:誤認(rèn)為折射率n與sinθ1成正比,與sinθ2成【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.(2020·深圳高二檢測)如圖所示,單色光束從某點(diǎn)以入射角i射入一厚度為d的平行玻璃磚中,在入射點(diǎn)同時(shí)發(fā)生反射和折射,折射光線經(jīng)過玻璃磚后在下表面同樣發(fā)生反射和折射,且反射光線與上表面的交點(diǎn)到上表面的入射點(diǎn)間的距離為l。已知光在真空中的傳播速度為c。則平行玻璃磚的折射率為(

)【素養(yǎng)訓(xùn)練】【解析】選B。設(shè)光從O點(diǎn)射入,反射光交于A點(diǎn),由題意畫出光路圖如圖所示

設(shè)折射角為r,平行玻璃磚的折射率為n,由折射定律有=n根據(jù)幾何關(guān)系有l(wèi)=2dtanr所以解得n=sini,B項(xiàng)正確,A、C、D錯誤?！窘馕觥窟xB。設(shè)光從O點(diǎn)射入,反射光交于A點(diǎn),由題意畫出光路2.河中有條小魚,某時(shí)刻小魚的實(shí)際深度為H,一人從水面正上方往水中看,他感覺到的小魚的深度為多大?(設(shè)水的折射率為n)2.河中有條小魚,某時(shí)刻小魚的實(shí)際深度為H,一人從水面正上方【解析】如圖所示,設(shè)小魚在S處,從魚反射出的光線SO垂直水面射出,光線SO1與SO間的夾角很小。因一般人的瞳孔的線度為2～3mm,θ1、θ2為一組對應(yīng)的折射角和入射角,可知θ1、θ2均很小。由數(shù)學(xué)知識知:【解析】如圖所示,設(shè)小魚在S處,從魚反射出的光線SO垂直水面sinθ1≈tanθ1=,sinθ2≈tanθ2=由折射定律得:n=,得h=即他感覺到的小魚的深度為實(shí)際深度的,即變淺。答案:

sinθ1≈tanθ1=,sinθ2≈tanθ2=知識點(diǎn)三測定玻璃的折射率1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握測定玻璃的折射率的方法。2.實(shí)驗(yàn)原理:用插針法確定光路,找出跟入射光線相對應(yīng)的折射光線,用量角器測出入射角θ1和折射角θ2,根據(jù)折射定律計(jì)算出玻璃的折射率n=。3.實(shí)驗(yàn)器材:玻璃磚、白紙、木板、大頭針?biāo)拿丁D釘四枚、量角器、三角板(或直尺)、鉛筆。知識點(diǎn)三測定玻璃的折射率4.實(shí)驗(yàn)步驟:(1)如圖所示,將白紙用圖釘釘在平木板上。4.實(shí)驗(yàn)步驟:(2)在白紙上畫出一條直線aa′作為界面(線),過aa′上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN′,并畫一條線段AO作為入射光線。(3)把長方形玻璃磚放在白紙上,使它的長邊跟aa′對齊,畫出玻璃磚的另一邊bb′。(4)在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1、P2,透過玻璃磚觀察大頭針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。(2)在白紙上畫出一條直線aa′作為界面(線),過aa′上的(5)移去大頭針和玻璃磚,過P3、P4所在處作直線O′B與bb′交于O′,直線O′B就代表了沿AO方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向。(6)連接OO′,入射角θ1=∠AON,折射角θ2=∠O′ON′,用量角器量出入射角和折射角。(7)用上述方法測出入射角分別為30°、45°、60°時(shí)的折射角。(5)移去大頭針和玻璃磚,過P3、P4所在處作直線O′B與b5.數(shù)據(jù)處理:(1)計(jì)算法:通過測量入射角和折射角,然后查數(shù)學(xué)用表,得出入射角和折射角的正弦值,再代入n=中求多次不同入射角時(shí)n的值,然后取其平均值,即為玻璃磚的折射率。5.數(shù)據(jù)處理:(2)圖象法:求出多組對應(yīng)的入射角與折射角的正弦值,作出sinθ1-sinθ2圖象,由n=可知圖象應(yīng)為直線,如圖所示,其斜率為折射率。(2)圖象法:求出多組對應(yīng)的入射角與折射角的正弦值,作出si(3)單位圓法:在不使用量角器的情況下,可以用畫單位圓法。①以入射點(diǎn)O為圓心,以一定長度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E作NN′的垂線EH,過E′作NN′的垂線E′H′,如圖所示。(3)單位圓法:在不使用量角器的情況下,可以用畫單位圓法。②由圖中關(guān)系sinθ1=,sinθ2=,OE=OE′=R,則n=只要用刻度尺測出EH、E′H′的長度就可以求出n。②由圖中關(guān)系sinθ1=,sinθ2=,6.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θ1應(yīng)適當(dāng)大一些,以減小測量角度的誤差,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)過程中,玻璃磚與白紙的相對位置不能改變。(5)玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的,宜在5cm以上。若寬度太小,則測量誤差較大。6.注意事項(xiàng):7.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、折射角測量不精確。為減小測角時(shí)的相對誤差,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),折射光會相對較弱。7.實(shí)驗(yàn)誤差:【問題探究】在利用插針法測定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中:

某同學(xué)在畫界面時(shí),不小心將兩界面aa′、bb′間距畫得比玻璃磚寬度大些,如圖所示,則他測得的折射率偏大還是偏小?【問題探究】提示:由圖可看出如果將兩界面aa′、bb′間距畫得比玻璃磚寬度大些,則測得的折射角將變大,算得的折射率將偏小。提示:由圖可看出如果將兩界面aa′、bb′間距畫得比玻璃磚寬【典例示范】【典例】(2019·天津高考)某小組做測定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn),所用器材有:玻璃磚,大頭針,刻度尺,圓規(guī),筆,白紙。(1)下列哪些措施能夠提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度________。

A.選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚B.選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚C.選用粗的大頭針完成實(shí)驗(yàn)D.插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些【典例示范】(2)該小組用同一套器材完成了四次實(shí)驗(yàn),記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如圖所示,其中實(shí)驗(yàn)操作正確的是________。

(2)該小組用同一套器材完成了四次實(shí)驗(yàn),記錄的玻璃磚界線和四(3)該小組選取了操作正確的實(shí)驗(yàn)記錄,在白紙上畫出光線的徑跡,以入射點(diǎn)O為圓心作圓,與入射光線、折射光線分別交于A、B點(diǎn),再過A、B點(diǎn)作法線NN′的垂線,垂足分別為C、D點(diǎn),如圖所示,則玻璃的折射率n=__________。(用圖中線段的字母表示)

(3)該小組選取了操作正確的實(shí)驗(yàn)記錄,在白紙上畫出光線的徑跡【解析】(1)采用插針法測定玻璃的折射率的時(shí)候,應(yīng)選定光學(xué)表面間距大一些的玻璃磚,這樣光路圖會更加清晰,減小誤差,同時(shí)兩枚大頭針的距離盡量大一些,保證光線的準(zhǔn)確度,因此A、D正確;光學(xué)表面是否平行不影響該實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度,因此B錯誤;應(yīng)選用細(xì)的大頭針,因此C錯誤。(2)根據(jù)光的折射定律可知當(dāng)選用平行的玻璃磚時(shí)出射光和入射光應(yīng)是平行光,又發(fā)生了折射,因此出射光的出射點(diǎn)應(yīng)相比入射光的延長線向左平移,因此D正確,A、B、C錯誤。【解析】(1)采用插針法測定玻璃的折射率的時(shí)候,應(yīng)選定光學(xué)表(3)由折射定律可知折射率n=,sin∠AOC=,sin∠BOD=,聯(lián)立解得n=。答案:(1)A、D

(2)D

(3)(3)由折射定律可知折射率n=,sin∠A【規(guī)律方法】測定玻璃折射率的基本思路(1)確定一條從空氣斜射入玻璃(或者從玻璃斜射入空氣)的光路。(2)通過作圖確定入射角和折射角。(3)由折射率的定義n=計(jì)算出玻璃的折射率?！疽?guī)律方法】測定玻璃折射率的基本思路【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.小張用“插針法”測定玻璃的折射率。玻璃磚有4個光學(xué)面A、B、C、D,如圖所示,其中A、C兩面相互平行,實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)對入射面和出射面的認(rèn)識正確的是 (

)A.只能選用A、C兩面B.可以選用A、B兩面C.不能選用B、D兩面 D.不能選用A、D兩面【素養(yǎng)訓(xùn)練】【解析】選B。應(yīng)用插針法測玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)時(shí),在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2,透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線方向,直到P2擋住P1的像;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P3及P1、P2的像,記下P3、P4的位置,由圖所示玻璃磚可知,實(shí)驗(yàn)時(shí)可以用A、C兩面、或用A、B兩面、或用A、D兩面、或用B、D兩面進(jìn)行實(shí)驗(yàn),故B正確,A、C、D錯誤。【解析】選B。應(yīng)用插針法測玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)時(shí),在玻璃磚的一側(cè)2.用圓弧狀玻璃磚做測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí),先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚,在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2,然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察,調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住,接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4,使P3擋住P1和P2的像,P4擋住P3以及P1和P2的像,在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓,如圖甲所示(O為兩圓弧圓心,圖中已畫出經(jīng)過P1、P2點(diǎn)的入射光線)。2.用圓弧狀玻璃磚做測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí),先在白紙上放好圓(1)在圖上補(bǔ)畫出所需的光路。(2)為了測出玻璃的折射率,需要測量入射角和折射角,請?jiān)趫D中的AB分界面上畫出這兩個角。(3)多次改變?nèi)肷浣?測得幾組入射角和折射角,根據(jù)測得的入射角和折射角的正弦值,畫出了如圖乙所示的圖象,由圖象可知該玻璃的折射率n=________。

(1)在圖上補(bǔ)畫出所需的光路?！窘馕觥?1)連接P3、P4與弧CD交于一點(diǎn),此交點(diǎn)即為光線從玻璃磚中射出的位置,又由于P1、P2的連線與弧AB的交點(diǎn)即為光線進(jìn)入玻璃磚的位置,連接兩點(diǎn)即可作出玻璃磚中的光線,如圖所示?！窘馕觥?1)連接P3、P4與弧CD交于一點(diǎn),此交點(diǎn)即為光線(2)連接O點(diǎn)與光線在AB上的入射點(diǎn)即為法線,作出入射角和折射角如圖中i、r所示。(3)圖象的斜率k==n,由題圖乙可知圖象的斜率為1.5,即該玻璃的折射率為1.5。答案:(1)見解析圖(2)見解析圖(3)1.5(2)連接O點(diǎn)與光線在AB上的入射點(diǎn)即為法線,作出入射角和折【加固訓(xùn)練】1.某同學(xué)由于沒有量角器,他在完成了光路圖后,以O(shè)點(diǎn)為圓心,10cm為半徑畫圓,分別交線段OA于A點(diǎn),交線段OO′的延長線于C點(diǎn),過A點(diǎn)作法線NN′的垂線AB交NN′于B點(diǎn),過C點(diǎn)作法線NN′的垂線CD交NN′于D點(diǎn),如圖所示。用刻度尺量得OB=8cm,CD=4cm,由此可得出玻璃的折射率n=________。

【加固訓(xùn)練】【解析】由題圖可知sin∠AOB=,sin∠DOC=

,OA=OC=R,根據(jù)n=知,n==1.5。答案:1.5【解析】由題圖可知sin∠AOB=,2.如圖所示,某同學(xué)利用方格坐標(biāo)紙測定半圓形玻璃磚的折射率,OA是畫在紙上的直線,他在直線OA適當(dāng)位置先后豎直插上P1、P2兩枚大頭針,如圖放上玻璃磚(如粗黑線所示),然后插上P3、P4大頭針。2.如圖所示,某同學(xué)利用方格坐標(biāo)紙測定半圓形玻璃磚的折射率,(1)其中他確定P3大頭針位置的方法應(yīng)是:_______。

(2)若該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范準(zhǔn)確,其記錄的情況如圖所示。該同學(xué)還用圓規(guī)做了一個以O(shè)為圓心,半徑與玻璃磚相同的半圓(如圖中虛線所示)。請您幫這位同學(xué)算出折射率n=______。

(1)其中他確定P3大頭針位置的方法應(yīng)是:_______。

【解析】(1)透過玻璃磚看,P3大頭針擋住P1、P2兩枚大頭針的像。(2)由圖可知,n==1.5

答案:(1)見解析(2)1.5【解析】(1)透過玻璃磚看,P3大頭針擋住P1、P2兩枚大頭【拓展例題】考查內(nèi)容:光的反射與折射現(xiàn)象的綜合應(yīng)用【典例】如圖所示,半圓玻璃磚的半徑R=10cm,折射率n=,直徑AB與屏幕MN