高中二年級(jí)上學(xué)期物理《光的折射 全反射》教學(xué)課件

4.14.2光的折射全反射光的折射彎折的筷子三日同輝光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)一：探尋入射角和折射角之間的關(guān)系。光的折射光的折射折射光線與入射光線、法線在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比。折射率2.定義式:3.說(shuō)明：1.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之比，叫做這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率，簡(jiǎn)稱折射率。（2）n的大小與介質(zhì)有關(guān)，與i和r無(wú)關(guān)，對(duì)于確定的介質(zhì)，n是定值.（1）折射率無(wú)單位，任何介質(zhì)的折射率皆大于1。（3）物理意義---反映介質(zhì)對(duì)光的偏折能力的大?。?）折射的原因---光在不同介質(zhì)中的速度不同。真空折射率=1光的折射思考1、插入水中的筷子為什么會(huì)彎折？人看水中的物體，看到的是物體的虛像，像的位置比物體的實(shí)際位置偏高，人感覺筷子彎折了，杯中的水也變淺了。光的折射思考2、水中的魚看岸上的景物會(huì)是怎樣的情景？光的折射思考3、如果沒(méi)有大氣，將遲一些看到太陽(yáng)還是早一些看到太陽(yáng)？光的折射例題、如圖一個(gè)儲(chǔ)油桶的底面直徑與高均為d．當(dāng)桶內(nèi)沒(méi)有油時(shí)，從某點(diǎn)Ａ恰能看到桶底邊緣的某點(diǎn)Ｂ。當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時(shí)，仍沿ＡＢ方向看去，恰好看到桶低上的點(diǎn)C，ＣＢ兩點(diǎn)距離d/4．求油的折射率和光在油中傳播的速度。ＢＡdCODNNˊθ2折射率的測(cè)量測(cè)定玻璃的折射率。原理：如圖所示,通過(guò)插針?lè)ㄕ页龈肷涔饩€對(duì)應(yīng)的出射光線,從而找出折射光線和折射角θ2,再根據(jù)求出玻璃的折射率。討論1：本次實(shí)驗(yàn)需要哪些器材？木板、白紙、玻璃磚、大頭針、量角器、刻度尺、鉛筆。討論2、簡(jiǎn)述主要的實(shí)驗(yàn)步驟6、改變?nèi)肷浣?重復(fù)實(shí)驗(yàn)。1、在白紙上畫一直線aa'作為界面,過(guò)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。2、把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上,并使其長(zhǎng)邊與aa'重合,再用刻度尺畫出玻璃磚的另一邊bb'。3、在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2。4、從玻璃磚bb'一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線的方向直到P1的像被P2的像擋住。再在bb'一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4,使P3能擋住P1、P2的像,P4能擋住P3本身及P1、P2的像。5、移去玻璃磚,在拔掉P1、P2、P3、P4的同時(shí)分別記下它們的位置,過(guò)P3、P4作直線O'B交bb'于O'。連接O、O',OO'就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向。∠AON為入射角,∠O'ON'為折射角。討論3、本實(shí)驗(yàn)有哪些注意事項(xiàng)？1.實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上,且P1和P2之間、P3和P4之間、P2與O、P3與O'之間距離要稍大一些。2.入射角θ1不宜太大(接近90°),也不宜太小(接近0°)。當(dāng)θ1太大時(shí),反射光較強(qiáng),出射光較弱;當(dāng)θ1太小時(shí),入射角、折射角測(cè)量的相對(duì)誤差較大。3.操作時(shí),手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面,更不能把玻璃磚界面當(dāng)作尺子畫界線。4.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,玻璃磚與白紙的相對(duì)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(cè)量誤差較大。討論4、如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理①計(jì)算法用量角器測(cè)量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sinθ1和sinθ2。算出不同入射角時(shí)的sinθ1/sinθ2,并取平均值。②作sinθ1-sinθ2圖象改變不同的入射角θ1,測(cè)出不同的折射角θ2,作sinθ1-sinθ2圖象,由n=sinθ1/sinθ2,可知圖象應(yīng)為直線,如圖所示,其斜率為玻璃的折射率。③輔助線段法④單位圓法

討論5、怎樣可以減小誤差？1、入射光線、出射光線確定的準(zhǔn)確性造成誤差,故在入射側(cè)和出射側(cè)所插兩枚大頭針的間距應(yīng)大一些。2、入射角和折射角的測(cè)量造成誤差。入射角應(yīng)適當(dāng)大一些,可以減小測(cè)量的相對(duì)誤差。光的全反射1.光疏介質(zhì)：折射率較小的介質(zhì)2.光密介質(zhì)：折射率較大的介質(zhì)（1）光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對(duì)的。（2）光在光密介質(zhì)中的傳播速度比在光疏介質(zhì)中的小。介質(zhì)空氣水酒精金剛石折射率1.000281.331.362.42光的全反射思考與討論：既然光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角，可以預(yù)料，當(dāng)入射角增大到一定程度，但還沒(méi)有達(dá)到90°時(shí)，折射角就會(huì)增大到90°。如果入射角再增大，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？介質(zhì)1介質(zhì)2

O折射率n1折射率n2介質(zhì)1介質(zhì)2

O折射率n1折射率n2光的全反射全反射：光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，同時(shí)發(fā)生反射和折射，折射角大于入射角，隨著入射角的增大，反射光線越來(lái)越強(qiáng)，折射光線越來(lái)越弱，當(dāng)折射角增大到90°時(shí)，折射光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象叫做全反射。光的全反射思考討論：全反射產(chǎn)生的條件是什么？全反射條件：(1)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；(2)入射角等于或大于臨界角。光的全反射思考討論：由于不同的介質(zhì)的折射率不同，在光從介質(zhì)射入空氣（真空）時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角是不一樣的。怎樣計(jì)算光從折射率為n的某種介質(zhì)射入空氣（真空）發(fā)生全反射時(shí)的臨界角C？臨界角的正弦值與介質(zhì)的折射率成反比，即介質(zhì)的折射率越大，臨界角越小。光的全反射1、如圖所示,某種透明物質(zhì)制成的直角三棱鏡ABC,∠A等于30°,一束光線在紙面內(nèi)垂直AB邊射入棱鏡。如圖所示,發(fā)現(xiàn)光線剛好不能從BC面射出,而是最后從AC面射出。求:(1)透明物質(zhì)的折射率n。(2)光線從AC面射出時(shí)的折射角α的正弦值。光的全反射解析：(1)由題意可知,光線從AB邊垂直射入,恰好在BC面發(fā)生全反射,光線最后從AC面射出,光路圖如圖。設(shè)該透明物質(zhì)的臨界角為C,由幾何關(guān)系可知全反射棱鏡45

全反射棱鏡：（截面為等腰直角三角形的棱鏡）光的強(qiáng)度不變，反射率高,接近達(dá)到100%，成像失真小.45

45

45

45

45

全反射棱鏡作用：改變光的方向潛望鏡光導(dǎo)纖維觀察：光在彎曲的有機(jī)玻璃棒中傳播的路徑。如圖，激光筆發(fā)出的光射入一根彎曲的有機(jī)玻璃棒的一端，觀察光傳播的路徑有什么特點(diǎn)。2、如圖所示,AB為一直光導(dǎo)纖維,AB之間距離為s,使一光脈沖信號(hào)從光導(dǎo)纖維中間入射,射入后在光導(dǎo)纖維內(nèi)芯與外套的界面上恰好發(fā)生全反射,由A點(diǎn)傳輸?shù)紹點(diǎn)所用時(shí)間為t,求光導(dǎo)纖維所用材料的折射率n。1、空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射,分別從方框下方和上方射出,其框外光線如圖甲所示。方框內(nèi)有兩個(gè)折射率n=1.5的玻璃全反射棱鏡。圖乙給出了兩棱鏡四種放置方式的示意圖,其中能產(chǎn)生圖甲效果的是()解析:四個(gè)選項(xiàng)產(chǎn)生光路效果如圖所示。B光的全反射2、某種介質(zhì)相對(duì)空氣的折射率是