人教版(新教材)高中物理選擇性必修1學(xué)案1：4 1 光的折射

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第一冊(cè)PAGEPAGE14.1光的折射學(xué)習(xí)目標(biāo)1．掌握光的反射和折射定律。2．理解折射率的定義及其與光速的關(guān)系。3．能用光的折射定律解決相關(guān)問(wèn)題。重點(diǎn)1．折射定律和折射率的理解。2．玻璃折射率的測(cè)定。難點(diǎn)光的折射定律和折射率的應(yīng)用。知識(shí)點(diǎn)一、光的反射1．概念：光線入射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，光的傳播方向發(fā)生改變，一部分光返回原介質(zhì)的現(xiàn)象，叫做光的反射。2．光的反射定律（1）反射光線和入射光線在同一平面內(nèi)；（2）反射光線和入射光線分居在法線兩側(cè)；（3）反射角等于入射角。3．光路的特點(diǎn)：在反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。題1.如圖所示，S為點(diǎn)光源，MN為平面鏡。（1）用作圖法畫(huà)出通過(guò)P點(diǎn)的反射光線所對(duì)應(yīng)的入射光線；（2）確定其成像的觀察范圍。

題2.檢查視力時(shí)人與視力表之間的距離應(yīng)為5m，現(xiàn)因屋子太小而使用一個(gè)平面鏡，視力表到鏡子的距離為3m，如圖所示，那么人到鏡中的視力表的距離和人到鏡子的距離分別為A．5m，2mB．6m，2mC．4.5m，1.5mD．4m，1m知識(shí)點(diǎn)二、光的折射與折射定律1．折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)斜射進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向改變的現(xiàn)象。2．折射定律（1）內(nèi)容：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兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比。（2）表達(dá)式：eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12。3．光路的特點(diǎn)：在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。4．光的折射現(xiàn)象的規(guī)律（1）光的方向：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（斜射）。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，因?yàn)楣鈧鞑サ乃俣劝l(fā)生了變化。（3）入射角與折射角的大小關(guān)系：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。當(dāng)光從真空斜射入介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角，當(dāng)光從介質(zhì)斜射入真空時(shí)，入射角小于折射角。特別提醒①應(yīng)用折射定律和反射定律解題的關(guān)鍵是確定入射角和折射角。畫(huà)出正確的光路圖是解題的必要前提。②入射角、折射角、反射角均以法線為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定，注意法線與界面的區(qū)別。知識(shí)點(diǎn)三、折射率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．物理意義：是一個(gè)與介質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量。3．對(duì)折射率的理解（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(gè)常數(shù)。（2）關(guān)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(gè)常數(shù)，但不同介質(zhì)具有不同的常數(shù)，說(shuō)明常數(shù)反映了該介質(zhì)的光學(xué)特性。（3）折射率與光速的關(guān)系：介質(zhì)的折射率n跟光在其中的傳播速度v有關(guān)，即n＝eq\f(c,v)（等于光在真空中傳播的速度c與光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比），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。（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，不隨入射角、折射角的變化而變化。特別提醒①折射率的定義式n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)中的θ1為真空中的光線與法線的夾角，不一定是入射角，θ2也不一定是折射角，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是光線的可逆性。②介質(zhì)的折射率由介質(zhì)的性質(zhì)和光的頻率共同決定，與入射角和折射角無(wú)關(guān)。4．各種色光性質(zhì)比較：紅光的n最小，ν最小，在同種介質(zhì)中（除真空外）v最大，λ最大，從同種介質(zhì)射向真空時(shí)全反射的臨界角C最大，以相同入射角在介質(zhì)間發(fā)生折射時(shí)的偏折角最?。ㄗ⒁鈪^(qū)分偏折角和折射角）。題3.如圖所示，一小孩站在寬6m的河邊，在他正對(duì)面的岸邊有一距離河面高度為3m的樹(shù)，樹(shù)的正下方河底有一塊石頭，小孩向河面看去，可同時(shí)看到樹(shù)頂和石頭兩者的像，并發(fā)現(xiàn)兩個(gè)像重合，若小孩的眼睛離河面高為1.5m，河水的折射率為eq\f(4,3)，試估算河水深度。

題4.如圖所示，光從空氣射入某介質(zhì)，入射光線和界面的夾角為45°，反射光線和折射光線之間的夾角為105°，由此可知，這種介質(zhì)的折射率為_(kāi)_______，光在這種介質(zhì)中的傳播速度是________。（用真空中光速c表示）題5.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(chē)時(shí)，它能把車(chē)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eq\r(3)，為使入射的車(chē)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°題6.如圖所示，一束平行光以30°的入射角從玻璃射向空氣中，折射角為45°。求：（1）玻璃的折射率；（2）光在玻璃中的傳播速度。

題7.如圖中，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，細(xì)的單色光束從空氣射向柱體的O點(diǎn)（半圓的圓心），產(chǎn)生反射光束1和折射光束2。已知此玻璃折射率為，入射角為45°（相應(yīng)的折射角為24°）。現(xiàn)保持入射光不變，將半圓柱繞O點(diǎn)在圖示平面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)15°，如圖中虛線所示，則A、光束1轉(zhuǎn)過(guò)15°B、光束1轉(zhuǎn)過(guò)30°C、光束2轉(zhuǎn)過(guò)的角度小于15°D、光束2轉(zhuǎn)過(guò)的角度大于15°知識(shí)點(diǎn)四、解決光的折射問(wèn)題的常規(guī)思路和兩類典型的問(wèn)題1．常規(guī)思路（1）根據(jù)題意畫(huà)出正確的光路圖。（2）利用幾何關(guān)系確定光路圖中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角均是與法線的夾角。（3）利用折射定律、折射率公式列式求解。2．玻璃磚對(duì)光的折射問(wèn)題：常見(jiàn)的玻璃磚有半圓形玻璃磚和長(zhǎng)方形玻璃磚。對(duì)于半圓形玻璃磚若光線從半圓面射入，且其方向指向圓心，則其光路圖如圖甲所示，光線只發(fā)生一次偏折。對(duì)于兩個(gè)折射面相互平行的長(zhǎng)方形玻璃磚，其折射光路如圖乙所示，光線經(jīng)過(guò)兩次折射后，出射光線與入射光線的方向平行，但發(fā)生了側(cè)移。特別提醒畫(huà)光路圖時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題①光路是可逆的。②垂直界面入射的光線，折射光線與入射光線在同一直線上。③過(guò)半圓形玻璃磚圓心的光線在圓弧處不偏折。題8.如圖所示，光線從空氣射入某液體中，入射角為45°，折射角為30°，光線射到液體底部水平放置的平面鏡上反射回來(lái)，最后光線又回到空氣中，這時(shí)折射角多大？

題9.如圖所示，一儲(chǔ)油圓桶，底面直徑與桶高均為d，當(dāng)桶內(nèi)無(wú)油時(shí)，從某點(diǎn)A恰能看到桶底邊緣上的某點(diǎn)B，當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高一半時(shí)，在A點(diǎn)沿AB方向看去，看到桶底上的C點(diǎn)，C、B相距d，由此可得油的折射率n=______；光在油中傳播的速度v=________m/s（結(jié)果可用根式表示）。折射率認(rèn)識(shí)的三個(gè)誤區(qū)題10.如圖所示，光在真空和某介質(zhì)的界面MN上發(fā)生折射，由圖可知A．光是從真空射入介質(zhì)的B．介質(zhì)的折射率為eq\f(\r(3),2)C．介質(zhì)的折射率為eq\r(3)D．反射光線與折射光線的夾角為60°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(duì)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(méi)有必然的聯(lián)系，密度大，折射率不一定大。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(duì)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)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(wú)關(guān)。題11.關(guān)于折射率，下列說(shuō)法正確的是A．根據(jù)eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n可知，介質(zhì)的折射率與入射角的正弦成正比B．根據(jù)eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n可知，介質(zhì)的折射率與折射角的正弦成反比C．根據(jù)n＝eq\f(c,v)可知，介質(zhì)的折射率與介質(zhì)中的光速成反比D．以上說(shuō)法都不正確

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁題1.〖答案〗這是一道關(guān)于平面鏡成像問(wèn)題的題目，主要考查對(duì)平面鏡成像規(guī)律的認(rèn)識(shí)，平面鏡成像的特點(diǎn)是：等大正立的虛像。方法是先確定像點(diǎn)的位置，然后再畫(huà)符合要求的光線以及與之對(duì)應(yīng)的入射光線。（1）先確定S對(duì)應(yīng)的像S′，連接PS′與MN交于Q點(diǎn)，Q點(diǎn)即是過(guò)P點(diǎn)的反射點(diǎn)。連接SQ即得對(duì)應(yīng)的入射光線，如圖甲所示。（2）由對(duì)稱性確定S′后，過(guò)S′連接MN兩端點(diǎn)的邊界光線S′M和S′N(xiāo)，此區(qū)域即為像點(diǎn)S′的觀察范圍，如圖乙所示。題2.〖答案〗A題3.〖答案〗1.5m〖解析〗樹(shù)頂反射和石頭折射成像的光路圖如圖所示由圖得n＝eq\f(sini,sinr)由幾何關(guān)系得1.5tani＋3tani＝6解得tani＝eq\f(4,3)sini＝eq\f(4,5)P點(diǎn)至樹(shù)岸邊的距離為3tani＝4sinr＝eq\f(4,\r(42＋h2))把①②代入h=1.5m題4.〖答案〗eq\f(\r(2),2)c〖解析〗入射角θ1＝45°，折射角θ2＝30°根據(jù)折射定律得：n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)；光在介質(zhì)中的傳播速度為：v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(2),2)c題5.〖答案〗D〖解析〗作光路圖如圖所示，設(shè)入射角為θ，折射角為α，則θ＝2α，n＝eq\f(sinθ,sinα)＝eq\f(2sinαcosα,sinα)，cosα＝eq\f(n,2)＝eq\f(\r(3),2)，α＝30°所以，θ＝60°。故選項(xiàng)D正確。題6.〖答案〗（1）（2）2.12×108m/s〖解析〗（1）若光從玻璃射向空氣中時(shí)，入射角為30°，折射角為45°；若光從空氣射向玻璃時(shí)，入射角為45°，根據(jù)光路的可逆性知，折射角一定為30°，由折射定律得：玻璃折射率n==。（2）由折射率與光速的關(guān)系n=得：光在玻璃中的傳播速度v==m/s≈2.12×108m/s。題7.〖答案〗BC〖解析〗轉(zhuǎn)動(dòng)前，光束1（反射光）與入射光線間的夾角為A=45°×2=90°，光束2（折射光）與入射光線間的夾角為B=45°+（180°-24°）=201°。轉(zhuǎn)動(dòng)后，反射光與入射光的夾角A′=60°×2=120°,據(jù)折射定律，=，得r=30°，則折射光與入射光間的夾角為B′=60°+（180°-30°）=210°。因?yàn)棣=A′–A=30°，ΔB=B′–B=9°，故B、C兩選項(xiàng)正確。題8.〖答案〗45°〖解析〗本題是反射定律及折射規(guī)律的綜合應(yīng)用，解決這類題的關(guān)鍵是確定好界面和法線，并靈活運(yùn)用所學(xué)規(guī)律解決問(wèn)題。作出如圖所示的光路圖，光線入射到平面鏡上時(shí)的反射角為30°，根據(jù)光路可逆可知，這時(shí)的折射角為45°。題9.〖答案〗6×107m/s〖解