選修光反射和折射

平面鏡入射光線反射光線法線入射角反射角1.光的反射：光射到介質(zhì)1、介質(zhì)2的界面時(shí)，一部分光返回到介質(zhì)1的現(xiàn)象（1）反射光線、入射光線、法線共面（3）反射光線、入射光線關(guān)于法線對(duì)稱(chēng)（2）反射角等于入射角（光線與法線的夾角）OAB（4）光路可逆：沿原來(lái)的反射光線入射，將沿原來(lái)入射光線射出第1頁(yè)/共18頁(yè)第一頁(yè)，共19頁(yè)。（1）折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi).（2）折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)二、光的折射1.定義：光從介質(zhì)1斜射入介質(zhì)2時(shí)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象θ1θ2空氣水折射光線入射光線2.規(guī)律（3）當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角也隨著增大（4）光路可逆：沿原來(lái)的折射光線入射，將沿原來(lái)入射光線射出第2頁(yè)/共18頁(yè)第二頁(yè)，共19頁(yè)。當(dāng)光從空氣（光疏介質(zhì)）斜射入水中（光密介質(zhì)）時(shí)，折射角小于入射角當(dāng)光從水（光密介質(zhì)）斜射入空氣（光疏介質(zhì)），折射角大于入射角空氣水思考；入射角、折射角大小關(guān)系靜與介質(zhì)的關(guān)系？第3頁(yè)/共18頁(yè)第三頁(yè)，共19頁(yè)。入射角折射角θ1

/θ2sinθ1/sinθ2光由空氣射入玻璃時(shí)入射角θ1和出射角θ2的數(shù)值表:1.491.531.591.631.97分析表格數(shù)據(jù)思考：入射角和折射角有什么定量關(guān)系呢？1.491.491.511.501.5130019.6040025.2050030.7080040.6015013.40

506.7010010.1020016.701.491.491.501.491.491.4912567834入射角正弦和折射角正弦比值相等=C斯涅耳定律第4頁(yè)/共18頁(yè)第四頁(yè)，共19頁(yè)。思考：入射角的正弦與折射角的正弦的比為常數(shù)，它跟什么因素有關(guān)呢？光傳播所通過(guò)的物質(zhì)（介質(zhì)）威里布里德·斯涅耳簡(jiǎn)介威里布里德·斯涅耳（1591-1626），荷蘭數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家，曾在萊頓大學(xué)擔(dān)任數(shù)學(xué)教授。斯涅爾最早發(fā)現(xiàn)了光的折射定律，使幾何光學(xué)的精確計(jì)算成為了可能。折射定律（也稱(chēng)斯涅耳定律）是從實(shí)驗(yàn)中得到的，未做任何的理論推導(dǎo)，雖然正確，但卻從未正式公布過(guò)。只是后來(lái)惠更斯和伊薩克．沃斯兩人在審查他遺留的手稿時(shí)，才看到這方面的記載。首次把折射定律表述為今天的這種形式的是笛卡兒，他沒(méi)做任何的實(shí)驗(yàn)，只是從一些假設(shè)出發(fā)，并從理論上推導(dǎo)出這個(gè)定律。笛卡兒在他的《屈光學(xué)》（1637）一書(shū)中論述了這個(gè)問(wèn)題。折射定律是幾何學(xué)的最重要基本定律之一。斯涅耳的發(fā)現(xiàn)為幾何光學(xué)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)，把光學(xué)發(fā)展往大大的推進(jìn)了一步。第5頁(yè)/共18頁(yè)第五頁(yè)，共19頁(yè)。4.說(shuō)明：(1)n的大小與介質(zhì)有關(guān)，與i和r無(wú)關(guān)，對(duì)于確定介質(zhì)，n是定值(2)折射率無(wú)單位，任何介質(zhì)的折射率皆大于1(n>1)（原因呢？）（動(dòng)摩擦因數(shù)值特點(diǎn)呢？）sinisinrn=2.定義式三、折射率1.定義：光從真空射入某種介質(zhì)時(shí)，入射角i與折射角r的正弦比值，叫做該介質(zhì)的絕對(duì)折射率n，簡(jiǎn)稱(chēng)折射率。3.決定式：某介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的速度C與光在介質(zhì)中的速度v之比：n=cv第6頁(yè)/共18頁(yè)第六頁(yè)，共19頁(yè)。5.幾種介質(zhì)的折射率(比較密度）介質(zhì)折射率金剛石2.42二氧化碳1.63真空折射率=1介質(zhì)折射率巖鹽1.55酒精1.36水晶1.55玻璃1.5-1.8水1.33空氣1.000286.意義：反映介質(zhì)對(duì)光的偏折能力的大小7.折射原因：光在不同介質(zhì)中的速度不同第7頁(yè)/共18頁(yè)第七頁(yè)，共19頁(yè)。問(wèn)題：玻璃是一種透明介質(zhì)，光從空氣入射到平行玻璃磚的界面上會(huì)發(fā)生折射，如何把玻璃的折射率測(cè)出來(lái)？四、學(xué)生實(shí)驗(yàn)：測(cè)玻璃磚的折射率第8頁(yè)/共18頁(yè)第八頁(yè)，共19頁(yè)。1、原理：折射定律

2、方法：用插針?lè)ㄑ芯磕骋粭l光線經(jīng)過(guò)平行玻璃磚，測(cè)出折射角和入射角。空氣玻璃

i=?

r=?界面法線3、實(shí)驗(yàn)器材：玻璃磚、白紙、大頭針若干、鉛筆、直尺、量角器第9頁(yè)/共18頁(yè)第九頁(yè)，共19頁(yè)。（1）鋪紙（將白紙用圖釘固定在木板上）Ｏ'ＢＣＤ（2）在白紙上畫(huà)一條線aa’作為界面，過(guò)aa’上的一點(diǎn)O（作為入射點(diǎn)）畫(huà)法線N’N,并畫(huà)AO作為入射光線（3）把玻璃磚放在白紙上，使它的一邊與aa’對(duì)齊（確保O為實(shí)際入射點(diǎn)）

，確定（如何確定，聯(lián)想驗(yàn)證平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)中記錄力的方向）玻璃磚的另一界面bb’

（確保出射點(diǎn)準(zhǔn)確）

步驟（邊聽(tīng)邊模仿）第10頁(yè)/共18頁(yè)第十頁(yè)，共19頁(yè)。（6）連接OO’，入射角i=∠AON’,折射角r＝∠NOO’，用量角器量出入射角和折射角，求出對(duì)應(yīng)的正弦值，記錄在表格中（5）移去在大頭針和玻璃磚，過(guò)P3、P4所在處作直線DC與bb’交于o’（作為實(shí)際出射點(diǎn)），直線O’D代表沿AO方向入射光通過(guò)玻璃磚后的傳播方向（4）在直線AO上豎直插大頭針P1、P2，透過(guò)玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線讓P2擋住P1的像。再在另一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3、P2、P1的像，記下P3、P4位置第11頁(yè)/共18頁(yè)第十一頁(yè)，共19頁(yè)。（7）用上述方法求出入射角分別為300、450、600時(shí)的折射角，查出它們的正弦值，填入表格中（8）算出不同入射角時(shí)的入射角與折射角的正弦比值，最后求出幾次實(shí)驗(yàn)的平均值為折射率5、注意事項(xiàng)：（1）入射角一般取15o→75o為宜

（太小，相對(duì)誤差大；太大,使折射光線弱，不易觀察）（2）插針要豎直，且間距適當(dāng)大些（精確確定光路）

（3）插針?lè)▽?shí)驗(yàn)，玻璃磚不能動(dòng)（移動(dòng)會(huì)改變光路圖

）（4）確定邊界線時(shí)嚴(yán)禁把玻璃磚當(dāng)尺子用（損壞玻璃磚），畫(huà)邊界線時(shí)描兩點(diǎn)確定邊界線（5）玻璃磚寬度在5cm以上（讓折射光線長(zhǎng)點(diǎn)以減小誤差）

第12頁(yè)/共18頁(yè)第十二頁(yè)，共19頁(yè)。

4、數(shù)據(jù)處理：

（1）計(jì)算法：量角度計(jì)算（2）作圖法：畫(huà)一個(gè)圓與折射、入射光線相交于A、E兩點(diǎn)，從交點(diǎn)作兩條與法線垂直的線段，量出兩條線段長(zhǎng)度第13頁(yè)/共18頁(yè)第十三頁(yè)，共19頁(yè)。應(yīng)用1：人在水上看到物體的像，比實(shí)際物體位置偏上，感覺(jué)水比較淺。第14頁(yè)/共18頁(yè)第十四頁(yè)，共19頁(yè)。假設(shè)地球表面不存在大氣層,那么人們觀察到的日出時(shí)刻與存在大氣層的情況相比,A.將提前B.將延后C.不變D.在某些地區(qū)將提前,在另一些地區(qū)將延后

沒(méi)有大氣有大氣第15頁(yè)/共18頁(yè)第十五頁(yè)，共19頁(yè)。海市蜃樓現(xiàn)象第16頁(yè)/共18頁(yè)第十六頁(yè)，共19頁(yè)。練習(xí)：空中有一只小鳥(niǎo)，距水面3m，其正下方距水面4m深處有一條魚(yú)。已知水的折射率為4/3，則鳥(niǎo)看水中的魚(yú)離它

m，魚(yú)看天上的鳥(niǎo)離它

m68第17頁(yè)/共18頁(yè)第十七頁(yè)，共19頁(yè)。感謝您的觀看！第18頁(yè)/共18頁(yè)第十八頁(yè)，共19頁(yè)。內(nèi)容總結(jié)平面鏡。（1）反射光線、入射光線、法線共面。（1）折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi).