新教材2024年秋高中物理第4章光1.第1課時光的折射學生用書無答案新人教版選擇性必修第一冊

1．光的折射第1課時光的折射1．知道光的反射、折射現(xiàn)象及折射率的概念，能對簡潔現(xiàn)象進行說明。2．理解光的反射定律和折射定律，能夠應用幾何學問分析物理問題。3．經(jīng)驗光的折射定律的探究過程，體會科學探究的重要作用。4．結(jié)合生活中的光學現(xiàn)象，培育學生的愛好。折射定律1．光的反射(1)反射現(xiàn)象：光從第1種介質(zhì)射到該介質(zhì)與第2種介質(zhì)的________時，一部分光會返回到________介質(zhì)的現(xiàn)象。如圖所示。(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________；反射角________入射角。2．光的折射(1)折射現(xiàn)象：光從第1種介質(zhì)射到它與第2種介質(zhì)的________時，一部分光________第2種介質(zhì)的現(xiàn)象。(2)折射定律。折射光線與入射光線、法線處在________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_______，即______＝n12(式中n12是比例常數(shù))。(3)與光的反射現(xiàn)象一樣，在光的折射現(xiàn)象中，光路也是________的。折射現(xiàn)象和反射現(xiàn)象往往同時產(chǎn)生，由于反射的存在，折射光的能量小于入射光的能量，且折射光的能量隨入射角的增大而漸漸減小。如圖甲所示，我們從水面上會看到水中的筷子向上“彎折”，圖乙為對應的光路。問題1人的眼睛是如何推斷物體的位置的？圖乙中眼睛是如何看到筷子的？問題2上面的情境是什么現(xiàn)象？其原理是什么？1．光的折射(1)光的方向：光從一種介質(zhì)斜射進入另一種介質(zhì)時，傳播方向要發(fā)生變更。(2)光的傳播速度：由v＝cn留意：當光垂直于界面入射時，光的傳播方向不變，但這種情形也屬于折射，光的傳播速度仍要發(fā)生變更。(3)入射角與折射角的大小關系：當光從折射率小的介質(zhì)斜射入折射率大的介質(zhì)時，入射角大于折射角，當光從折射率大的介質(zhì)斜射入折射率小的介質(zhì)時，入射角小于折射角。2．解決光的折射問題的基本思路(1)依據(jù)題意畫出正確的光路圖。(2)利用幾何關系確定光路圖中的邊、角關系，要留意入射角、折射角分別是入射光線、折射光線與法線的夾角。(3)利用折射定律n＝sinθ1sinθ2【典例1】(折射現(xiàn)象的理解)(2024·湖北卷)如圖是兩個并排而且深度相同的水池，一個裝水，另一個未裝水，在兩池的中心各直立著一只長度相同而且比池深略高的標桿。當陽光斜照時就會在池底形成桿的影子，下列說法正確的是()A．裝水的池中標桿影子較長B．未裝水的池中標桿影子較長C．兩池中標桿影子長度相同D．裝水的池中標桿沒有影子[聽課記錄]【典例2】(折射定律的應用)若光線以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。(1)畫出折射光路圖；(2)當入射角變?yōu)?5°時，折射角的正弦值為多大？[聽課記錄]解決光的折射問題的基本思路(1)依據(jù)題意正確畫出光路圖。(2)利用幾何關系確定光路中的邊、角關系，留意入射角、反射角、折射角的確定。(3)利用反射定律、折射定律求解有關問題。(4)留意光路可逆性的利用。[跟進訓練]1．如圖所示，一條光線由空氣射到半圓柱體玻璃磚表面的圓心處，玻璃磚的半圓表面上(反射面)鍍有銀，則圖示幾個光路圖中，能正確、完整地表示光線行進過程的是()ABCD折射率1．物理意義反映介質(zhì)的____________的物理量。2．定義光從________射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，________的正弦與________的正弦之比，叫作這種介質(zhì)的肯定折射率，簡稱折射率，即n＝sinθ3．折射率與光速的關系某種介質(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．特點任何介質(zhì)的折射率n都________。一束白光通過三棱鏡后會分解為多種顏色的單色光，圖中自上而下分別為紅橙黃綠藍靛紫，這就是大家特別熟識的光的色散現(xiàn)象。問題：結(jié)合光的色散現(xiàn)象，分析除了介質(zhì)的自身性質(zhì)之外，折射率還和哪種因素有關？有什么關系？1．關于正弦值當光由真空射入某種介質(zhì)中，入射角、折射角以及它們的正弦值是可以變更的，但正弦值之比是一個常數(shù)。2．關于常數(shù)n入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一個常數(shù)，但不同介質(zhì)具有不同的常數(shù)，說明該常數(shù)反映著該介質(zhì)的光學特性。3．光傳播速度介質(zhì)的折射率n跟光在其中的傳播速度v有關，即n＝cv，由于光在真空中的傳播速度c大于光在任何介質(zhì)中的傳播速度v，所以任何介質(zhì)的折射率n都大于1。因此，光從真空斜射入任何介質(zhì)時，入射角均大于折射角；而光由介質(zhì)斜射入真空時，入射角均4．確定因素(1)介質(zhì)的折射率是反映介質(zhì)的光學性質(zhì)的物理量，它的大小只能由介質(zhì)本身及光的性質(zhì)共同確定，不隨入射角、折射角的變更而變更。(2)同種介質(zhì)中，光的波長越長，則折射率越小。(真空除外)5．“相對折射率”與“肯定折射率”光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2時，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)的肯定折射率，通常用n表示。設介質(zhì)1的肯定折射率為n1，介質(zhì)2的肯定折射率為n2，則n12＝sinθ【典例3】(2024·湖北黃岡高二月考)如圖所示，玻璃磚的截面由半徑為R的四分之一圓和直角三角形OBC組成，已知點O為四分之一圓的圓心，∠C＝30°，D是圓弧AB上的一點，D點到AC的距離為32R，一束單色光平行于AC從D點射入玻璃磚中，折射光線平行于BCA．3B．2C．3D．2[聽課記錄]折射率的兩種計算方法(1)應用折射定律計算：n＝sinθ(2)應用折射率與光速的關系計算：n＝cv[跟進訓練]2．(多選)(2024·河南原陽高二月考)兩束不同頻率的單色光a、b從空氣平行射入水中，發(fā)生了如圖所示的折射現(xiàn)象(α>β)。下列結(jié)論中正確的是()A．水對光束a的折射率比水對光束b的折射率小B．水對光束a的折射率比水對光束b的折射率大C．在水中的傳播速度，光束a比光束b大D．在水中的傳播速度，光束a比光束b小1．一束光線從空氣射向玻璃，入射角為α。下列四幅光路圖正確的是()ABCD2．關于光的折射現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A．折射角肯定小于入射角B．折射率跟折射角的正弦值成反比C．折射率大的介質(zhì)，光在其中的傳播速度小D．折射角增大為原來的2倍，入射角也增大為原來的2倍3．玻璃中有一個球形氣泡。一束平行光射入氣泡，下列光路圖正確的是()ABCD4．為了從軍事工事內(nèi)部視察外面的目標，工事壁上開有一長方形孔，設工事壁厚d＝203cm，孔的寬度L＝20cm，孔內(nèi)嵌入折射率n＝3的玻璃磚，如圖所示。試問：(1)嵌入玻璃磚后，工事內(nèi)部人員視察到外界的視野的最大張角為多少？(2)要想使外界180°范圍內(nèi)的景物全被視察到，則應嵌入折射率最小為多大的玻璃磚？