新教材高中物理第四章光1光的折射课件新人教版选择性必修第一册

解析：树顶反射和石头折射成像的光路图如图所示
由图得 n＝ssiinnri
①
由几何关系得
1.5tani＋3tani＝6
解得 tani＝34 sini＝54
②
P 点至树岸边的距离为 3tani＝4
sinr＝
4 42＋h2
③
把②代入
③
得 h＝5.3 m
答案：5.3 m
对点训练
1．(2020·浙江省嘉兴一中，湖州中学高二下学期期中)一束光线从空 气射向折射率为 2的玻璃内，入射角为 45°，下面光路图中正确的是
sinθ1 据n＝_s_i_n_θ_2 _计算出玻璃的折射率。
思考辨析
『判一判』 (1)入射光线与反射光线在不同介质中。 (2)入射光线与反射光线关于法线对称。 (3)光从一种介质进入另一种介质时传播方向就会变化。 (4)若光从空气中射入水中,它的传播速度一定减小。 (5)介质的密度越大,其折射率一定也越大。 (6)光从真空斜射入任何介质时,入射角均大于折射角。
思路引导：(1)用挡像法确定 P3、P4 的位置；(2)应根据折射定律 n＝
知识点 3 测量玻璃的折射率
1．实验器材 白 纸 , 图 钉 , _____大__头__针_ , 直 尺 , 铅 笔 , _________量_ ,角平器木 板 , 长 方 形 玻 璃 砖。
2．实验原理 如图所示为两面平行的玻璃砖对光路的侧
移。用插针法找出与入射光线AO对应的出射光 线 ___O_′__D____ , 确 定 出 O′ 点 , 画 出 ___折__射__光__线__O__O_′__,量出入射角θ1和折射角θ2,
(3)如图2所示,该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得 过 宽 。 若 其 他 操 作 正 确 , 则 折 射 率 的 测 量 值 ___小__于___ 准 确 值 ( 选 填 “ 大 于”“小于”或“等于”)。
(4)另一位同学准确地画好玻璃砖的界面aa′和bb′后,实验过程中 不慎将玻璃砖向下平移了一些,如图3所示,而实验的其他操作均正确,则折 射率的测量值________准确等值于(选填“大于”“小于”或“等于”)。
1．实验步骤 (1)如图所示,将白纸用图钉钉在绘图板上。 (2)在白纸上画出一条直线aa′作为界面(线), 过aa′上的一点O画出界面的法线NN′,并画一条 线段AO作为入射光线。
(3)把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟aa′对齐,画出玻璃砖 的另一边bb′。
(4)在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2,透过玻璃砖观察大头针 P1、P2的像,调整视线方向直到P2的像挡住P1的像。再在观察者一侧竖直 插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3及P1、P2的像,记下 P3、P4的位置。
特别提醒
(1)折射率的定义式 n＝ssiinnθθ12中的 θ1 为真空中光线与法线的夹角，不 一定是入射角，θ2 也不一定是折射角，产生这种现象的原因是光路的可 逆性。
(2)介质的折射率由介质的性质和光的频率共同决定，与入射角和折 射角无关。
典例剖析
典例 2 (多选)有一束单色光从介质A射入介质B,再由介质B射
C．折射太阳光线,遵循光的折射定律
D．折射太阳光线,不遵循光的折射定律
解析：“挡在场馆外”一定是反射,只要是反射就一定遵循光的反射 定律。
『想一想』 有经验的渔民叉鱼时,不是正对着看到的鱼去叉,而是对着所看到鱼 的下方叉,如图所示。你知道这是为什么吗？
解析：从鱼身上反射的光线由水中进入空气时,在水面上发生折射, 折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼会逆着折射光线的方向看去, 就会觉得鱼变浅了,眼睛看到的是鱼的虚像,在鱼的上方,所以叉鱼时要瞄 准像的下方,如图所示。
2．折射定律 (1)内容：折射光线与入射光线、法线处在___同__一__平__面___内，折射光 线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成 __正____比。 (2)表达式：ssiinnθθ12 ＝n12。 3．光路的特点 在光的折射现象中，光路是__可__逆____的。
知识点 2 折射率
入介质C,如图所示。根据图中所给的情况判断,下列说法正确的是
()
BC
A．介质B的折射率最大
B．介质C的折射率最大
C．光在介质B中的速度最大
D．光在介质C中的速度最大
思路引导：(1)根据入射角与折射角的大小，判定介质折射率的大小；
(2)根据 n＝vc判定光线在各介质中的速度大小；(3)明确光路的可逆性。 解析：光线由介质A进入介质B时,根据光路图可知,A的折射率大于B
3．入射角与折射角的大小关系 光从一种介质进入另一种介质时,折射角与入射角的大小关系不要一 概而论,要视两种介质的折射率大小而定。当光从真空斜射入介质时,入 射角大于折射角,当光从介质斜射入真空时,入射角小于折射角。
特别提醒 (1)应用折射定律和反射定律解题的关键是确定入射角和折射角。画
出正确的光路图是解题的必要前提。 (2)入射角、折射角、反射角均以法线为标准来确定,注意法线与界面
反比
解析：介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量,由介质本 身决定,与入射角、折射角无关。由于真空中光速是个定值,故n与v成反 比正确,这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的,由v＝λf,当f一 定时,v正比于λ。n与v成反比,故折射率与波长λ也成反比。
探究 要点提炼
实验：测量玻璃的折射率
2．数据处理 通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角 的正弦值，再代入 n＝ssiinnθθ12中求多次不同入射角时 n 的值，然后取其平 均值，即为玻璃的折射率。
3．注意事项 (1)实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1和P2之间,P2与O点之 间,P3与P4之间,P3与O′之间距离要稍大一些。 (2)入射角θ1应适当大一些,以减小测量角度的误差,但入射角不宜太 大,也不宜太小。 (3)在操作时,手不能触摸玻璃砖的光洁面。更不能把玻璃砖界面当 尺子画界线。 (4)在实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 (5)玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5 cm以上。若宽度太小,则测量误 差较大。
1．定义 光 从 ___真__空___ 射 入 某 种 介 质 发 生 折 射 时 , ___入__射__角___ 的 正 弦 与 __折__射__角____的正弦之比,叫作这种介质的绝对折射率,简称折射率。 2．物理意义 是一个与介质有关的常数,反映介质____光__学__性__质__的物理量。
3．用光速表示的折射率 n＝vc，某种介质的折射率，等于光在__真__空____中传播的速度 c 与光 在这种__介__质____中的传播速度 v 之比。 4．特点 任何介质的折射率都__大__于__1___。
(C)
解析：光在两介质的界面上通常同时发生反射和折射，所以 A 错误；
由反射定律得反射角为
45°，根据折射定律
n＝ssiinn
θ1得 θ2
θ2＝30°，故
B、
D 错误，C 正确。
探究 情景导入
对折射率的理解
不同介质折射率不同,而它们的密度也往往不同,那么介质的折射率 与其密度有什么关系？是不是介质的密度越大,其折射率就越大？
4．误差分析 实验误差主要有两个： (1)入射光线和出射光线确定的不够精确,因此要求插大头针时两大 头针间距应较大。 (2)入射角、折射角测量的不精确,为减小测角时的相对误差,入射角 要稍大些,但不宜太大,否则光线会从玻璃砖的侧面射出,并且入射角太大 时,反射光较强,折射光会相对较弱。
典例剖析 典例 3 (2020·江苏省扬州中学高二下学期期中)如图1所示,某同
(5) 移 去 大 头 针 和 玻 璃 砖 , 过 P3 、 P4 所 在 处 作 直 线 O′B 与 bb′ 交 于 O′ , 直 线 O′B 就 代 表 了 沿 AO 方 向 入 射 的 光 线 通 过 玻 璃 砖 后 的 传 播 方 向。
(6)连接OO′,入射角θ1＝∠AON,折射角θ2＝∠O′ON′。
的折射率；光由介质B进入介质C时,根据光路图可知,B的折射率小于C的 折射率。所以介质B的折射率最小,光在其中传播速度最大。由光路的可 逆性可知,光由B进入A时,如果入射角为60°,则折射角为45°,而光由B进入C 时,入射角为60°,折射角为30°,由此比较可知,介质C的折射率最大,光在其 中传播速度最小。故选BC。
的区别。
典例剖析
典例1 如图所示，一小孩站在宽 6 m 的河边 ，在他正对面的岸边有一距 离河面高度为 3 m 的树，树的正下方河底 有一块石头， 小孩向河面看去，可同时 看到树顶和石头两者的像，并发现两个像 重合，若小孩的眼睛离河面高为 1.5 m， 河水的折射率为43，试估算河水深度。
思路引导：根据题意,正确作出光路图,明确入射角、反射角、折射 角间的关系是解答此题的关键。
1．光的折射
目标体系构建
【学习目标】 1．理解光的折射定律,能解释生活中的折射现象。 2．理解折射率的物理意义,知道折射率与光速的关系,并能计算相关 问题。 3．会用插针法测量玻璃的折射率,具备相关的实验能力。
【思维脉络】
课前预习反馈
知识点 1 光的折射和折射定律
1．折射现象 光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向___改__变___的现象。
提示：介质的折射率与介质的密度没有必然的联系,密度大,折射率 未必大,如水和酒精,水的密度较大,但水的折射率较小。
要点提炼
1．关于正弦值 当光由真空射入某种介质时,入射角、折射角以及它们的正弦值是可 以改变的,但正弦值的比值是一个常数。 2．关于常数n 入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数,但不同介质具有 不同的常数,说明常数反映了该介质的光学特性。
对点训练
2．(多选)关于折射率，下列说法中正确的是
( CD )
A．根据 ssiinnθθ12＝n 可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
B．根据 ssiinnθθ12＝n 可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比
C．根据 n＝vc可知，介质的折射率与介质中的光速成反比
D．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成
(×) (√) (×) (√) (×) (√)
『选一选』
如图所示,国家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上点缀了无
数白色亮点,他们被称为镀点,北京奥运会举行时正值盛夏,镀点能改变光
线方向,将光线挡在场馆外,镀点对外界阳光的主要作用是
()
A
A．反射太阳光线,遵循光的反射定律
B．反射太阳光线,不遵循光的反射定律
学在“测定玻璃的折射率”的实验中,先将白纸平铺在木板上并用图钉固 定,玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′,O 为直线AO与aa′的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。
(1)该同学接下来要完成的必要步骤有___B__D___。
A．插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像 B．插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像 C．插上大头针P4,使P4仅挡住P3 D．插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像 (2)过P3、P4作直线交bb′于O′,过O′作垂直于bb′的直线NN′, 连接OO′。测量图1中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率n＝ sinβ __si_n_α__。
3．折射率与光速的关系 介质的折射率 n 跟光在其中的传播速度 v 有关，即 n＝vc，由于光在 真空中的传播速度 c 大于光在任何介质中的传播速度 v，所以任何介质的 折射率 n 都大于 1。 4．决定因素 介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量，它的大小由介质本 身及光的性质共同决定，不随入射角、折射角的变化而变化。
课内互动探究
探究
情景导入
光的折射
如图所示,落山的太阳看上去正好在地平线上,但实际上太阳已处于 地平线以下,观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况。造成这种现
象的原因是什么？
Hale Waihona Puke Baidu
提示：光的折射
要点提炼
1．光的方向 光从一种介质进入另一种介质时,传播方向一般要发生变化(斜射)。 并非一定变化,当光垂直界面入射时,传播方向就不发生变化。 2．光的传播速度 光从一种介质进入另一种介质时,传播速度一定发生变化,当光垂直 界面入射时,光的传播方向虽然不变,但也属于折射,因为光传播的速度发 生了变化。