2019-2020學年高中物理第四章光的折射第1節(jié)光的折射定律學案教科版3-4

學必求其心得，業(yè)必貴于專精第1節(jié)光的折射定律1.認識光的反射及折射現象，知道法線、入射角、反射角、折射角的含義．2。知道光的反射和折射現象，理解折射定律．（重點)3.理解折射率的看法及與光速的關系，并能用來進行相關計算．(重點＋難點)一、光的反射和折射現象1．光的反射：當光射到兩種介質的分界面時，一部分光仍回到原來的介質里連續(xù)流傳的現象．2．光的折射：光輝從一種介質照射到兩種介質的分界面時，一部分光進入另一種介質連續(xù)流傳的現象．二、光的折射定律入射光輝、折射光輝和法線在同一平面內，入射光輝與折射光線分居法線兩側,入射角的正弦值與折射角的正弦值之比為一常數．三、介質的折射率1．定義：光從真空射入某種介質發(fā)生折射時，入射角i的正弦值與折射角r的正弦值的比值,叫做這種介質的折射率，用符號n表示．-1-學必求其心得，業(yè)必貴于專精sini2．定義式：n＝sinr．3．折射率與光速的關系：光在不相同介質中的速度不相同,且都小于光在真空中的流傳速度；某種介質的折射率等于光在真空中的速度c與光在這種介質中的速度v之比，即n＝c/v．天空中無數的星星是和太陽相同的發(fā)光天體．在明亮的夜晚,我們看到的是一閃一閃的星星，這是為什么？提示：大氣的抖動是時刻不停的，并與天氣親近相關,一般抖動明顯的大氣由于折射形成一次閃爍的時間間隔是1～4秒,所以，我們觀看星空時，看到的星光是閃爍的．光的折射和折射定律1．光的折射現象的認識光的折射現象:當光輝入射到兩種介質的分界面上時,一部分光被反射回原來的介質,即反射光輝OB。另一部分光進入第二種介質，并改變了流傳方向，即光輝OC，這種現象叫做光的折射現象，光-2-學必求其心得，業(yè)必貴于專精線OC稱為折射光輝．折射光輝與法線的夾角稱為折射角r.2．對折射定律內容的理解(1)同面內:折射光輝與入射光輝、法線在同一平面內．這句話大體上說了然三線的空間地址:折射光輝在入射光輝與法線決定的平面內,即三線共面．(2)線兩旁:折射光輝與入射光輝分居在法線兩側．這句話把折射光輝的地址又作了進一步的確定，使得折射光輝的“自由度”越來越小．（i〉0)(3）正比律:入射角的正弦與折射角的正弦成正比，即錯誤!＝n，折射角r隨入射角i的變化而變化,入射角i的正弦與折射角r的正弦之比是定值，當入射光輝的地址、方向確定下來時，折射光輝的位置、方向就唯一確定了．所以，光的折射定律是光從一種介質射向另一種介質中時，在流傳過程中依照的必然規(guī)律．3．光路的可逆性若是讓光輝逆著原來的折射光輝射到界面上，光輝就會逆著原來的入射光輝發(fā)生折射,定律中的公式就變?yōu)殄e誤!＝錯誤!，式中i、r分別為此時的入射角和折射角．折射率的定義式中i為真空中光輝與法線的夾角，不一-3-學必求其心得，業(yè)必貴于專精定是入射角;r為介質中的光輝與法線的夾角,也不用然是折射角．命題視角1光的反射與折射現象一條光輝以40°的入射角從真空射到平板透明資料上，光的一部分被反射,一部分被折射，折射光輝與反射光輝的夾角可能是)A．小于40°B．在50°～100°之間C．在100°~140°之間D．大于140°［剖析]由θ2θ1°，由反射定律得θ3θ1°，錯誤!＝n〉1，得折射角〈＝40＝＝40以下列圖，故折射光輝與反射光輝的夾角φ＝180°－θ3－θ2＝140°－θ，所以100°<φ<140°.2[答案］C命題視角2折射定律如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；下半部是半徑為R、高為2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反-4-學必求其心得，業(yè)必貴于專精射膜．有一平行于中心軸OC的光輝從半球面射入，該光輝與OC之間的距離為0.6R。已知最后從半球面射出的光輝恰好與入射光輝平行（不考慮多次反射）．求該玻璃的折射率．[剖析]如圖，依照光路的對稱性和光路可逆性，與入射光輝相對于OC軸對稱的出射光輝必然與入射光輝平行．這樣，從半球面射入的折射光輝，將從圓柱體底面中心C點反射．設光輝在半球面的入射角為i，折射角為r。由折射定律有sini＝nsinr①由正弦定理有錯誤!＝錯誤!②由幾何關系,入射點的法線與OC的夾角為i.L由題設條件和幾何關系有sini＝R③式中L是入射光輝與OC的距離．由②③式和題給數據得sinr＝錯誤!④-5-學必求其心得，業(yè)必貴于專精由①③④式和題給數據得n＝錯誤!≈1.43。[答案]1.43【通關練習】1．一束光輝從空氣射向玻璃，入射角為α(發(fā)生折射）．以下四幅光路圖中正確的選項是( )剖析：選A．一束光輝從空氣射向玻璃，入射角為α，由題意可知光輝必然會發(fā)生折射，依照n＝錯誤!知，折射角小于入射角，同歲月線在分界面上還會發(fā)生反射．2．人的眼球可簡化為以下列圖的模型．折射率相同、半徑不相同的兩個球體共軸．平行光束寬度為D，對稱地沿軸線方向射入半徑為R的小球，匯聚在軸線上的P點．取球體的折射率為錯誤!，且D＝錯誤!R.求光輝的匯聚角α.(表示圖未按比率畫出）剖析：由幾何關系sini＝錯誤!，解得i＝45°則由折射定律錯誤!＝n，解得γ＝30°且i＝γ＋錯誤!，解得α＝30°.-6-學必求其心得，業(yè)必貴于專精答案：30°折射率和視深問題1．對折射率n的理解能夠從以下四個方面理解(1)當光從真空射入某一介質時,入射角i、折射角r都能夠發(fā)生變化，但它們的正弦值之比是不變的，是一個常數,比方，當介質是水時，這個常數是1.33.2)誠然介質的入射角的正弦跟折射角的正弦之比是一個常數，但不相同介質的這一常數不相同,說明此常數反響著該介質的光學特點．把這個常數叫做介質的折射率．由n＝錯誤!可知：當i一準時，n越大則r越小,此歲月線的偏折角θ＝i－r就越大,即光輝的偏折程度就越大，所以折射率是描述介質對光輝偏折能力大小的一個物理量．(3）折射率n是反響介質光學性質的物理量，它的大小只能由介質自己的物質結構及光的頻率決定，與入射角、折射角的大小無關．公式n＝錯誤!是折射率的定義式,不能夠認為折射率n與入射角的正弦成正比，與折射角的正弦成反比．(4)介質的折射率與光速的關系：某種介質的折射率，等于光在真空中的流傳速度c跟光在這種介質中的流傳速度v之比，即n＝錯誤!,-7-學必求其心得，業(yè)必貴于專精單色光在折射率較大的介質中光速較?。纱耸街廊魏谓橘|的折射率均大于1，即n＝錯誤!〉1,就是說光由真空射入介質時,都是入射角大于折射角,折射光輝向法線偏折;反之當光由其他介質射入真空時，入射角小于折射角，折射光輝遠離法線偏折．2．視深問題1)視深是人眼看透明物質內部某物點時像點離界面的距離．在中學階段,一般是沿界面的法線方向去看，在計算時,由于入射角很sinθ1小，折射角也很小，故sinθ2≈錯誤!≈錯誤!。(2）當沿豎直方向看水中的物體時，“視深”是實質深度的1/n倍,n為水的折射率．(1)介質的折射率與介質的密度沒有必然聯系，密度大,折射率未必大，如水和酒精，水的密度較大，但水的折射率較?。?)介質的折射率由介質的性質和光的頻率共同決定，與入射角和折射角沒關．河中有條小魚，某時刻小魚的實質深度為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?（設水的折射率為n）-8-學必求其心得，業(yè)必貴于專精［剖析]以下列圖，設小魚在S處，從魚反射出的光輝SO垂直水面射出，光輝SO1與SO間的夾角很小．因一般人的瞳孔的線度θθ,可知θθ為2~3mm，1、2為一組對應的折射角和入射角1、2均很θθθθ錯誤!錯誤!由折射定律得：n＝錯誤!＝錯誤!＝錯誤!，得h＝錯誤!即他感覺到的小魚的深度為實質深度的錯誤!，即變淺．［答案］錯誤!一個圓柱形筒，直徑為12cm,高16cm，人眼在筒側上方某處觀察，所見筒側的深度為9cm。當筒中盛滿液體時，則人眼又恰能看到筒側的最低點，求：1)此液體的折射率；2)光在此液體中的流傳速度．剖析:先畫出一圓柱形筒，筒高為H＝16cm,直徑d＝12cm。人眼在A處，筒側底部“最低點”為B，筒內無液