高二物理选修3-4_13.1__光的反射和折射_LI
高中物理 13.1 光的反射和折射 新人教版选修3-4
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. 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.
【标准解答】(1)如图，透明物体内部
的光路为折线MPN，Q、M点相对于底面
EF对称，Q、P、N三点共线.
设在M点处，光的入射角为i，折射角为
r，∠OMQ=α，∠PNF=β，根据题意有
α=30°
①
由几何关系得，∠PNO=∠PQO=r，于是
β+r=60°
②
α+r=β
③
由①②③式得r=15°
(2)根据折射率公式有
sin
1.5tanα+3tanα=6,解得tanα= 4 ，sinα= ,4 P点至树所在
3
5
岸边的距离为3tanα=4 m,sinβ= 4 由以, 上几式解得
42 h2
h=5.3 m.
答案：5.3 m
【典例】(2010·福建高考)某同学利用“插针法”测定玻璃 的折射率，所用的玻璃砖两面平行.正确操作后，作出的光路 图及测出的相关角度如图所示.
【典例3】(2011·烟台高二检测)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，同时看到树顶和石头两 者的像且重合.若小孩的眼睛离河面高为1.5 m，如图所示， 河水的折射率为 4 ，试估算河水深度.
(人教版)高中物理选修3-4课件：13.1光的反射和折射
练 随堂演练
测 达标训练
二、折射率
1．定义：光从_真__空___射入某种介质发生折射时，入射角 θ1 的__正__弦__与折射角 θ2 的__正__弦__之比，叫该介质的绝对折射率，简 称__折__射__率___．用 n 表示．
sin θ1 2．定义式：n＝__si_n__θ_2 _.
3．折射率与光速的关系
假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出 时刻与实际存在大气层的情况相比( )
A．将提前 B．将延后 C．在某些地区将提前，在另一些地区将延后 D．不变
物理 选修3-4
第十三章 光
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
测 达标训练
解析： 假如地球周围没有大气层，太阳光将沿 直线传播，如图所示，在地球上 B 点的人将在太阳 到达 A′点时看到日出；而地球表面有大气层，由于 空气折射率大于 1，并且离地球表面越近，大气层越密，折射率 越大，太阳光将沿如图中 AB 曲线进入在 B 处的人眼中，使在 B 处的人看到了日出．但 B 处的人认为光是沿直线传播的，则认为 太阳位于地平线上的 A′点，而此时太阳还在地平线下，日出时 间提前了，所以无大气层时日出时间将延后．
测 达标训练
解析： 根据题意可知 b 光通过三棱镜后，传播方向偏离 原来方向大，所以 b 光折射率大，故 A 错，B 对；根据 v＝nc， 折射率大的在介质中的速度小，故 C 对，D 错．
答案： BC
物理 选修3-4
第十三章 光
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
测 达标训练
实验：测定玻璃的折射率 1．实验原理 用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的折射光线，用 量角器测入射角 θ1 和折射角 θ2，根据折射定律计算出玻璃的折射 率：n＝ssiinn θθ12.
高中物理选修3-4第十三章----光-总结及练习资料讲解
高中物理选修3-4第十三章----光-总结及练习高中物理选修3-4第十三章知识点总结及练习第十三章 光第一节光的反射和折射知识点1光的折射定律 折射率1）光的折射定律①入射角、反射角、折射角都是各自光线与法线的夹角！②表达式：2211sin sin θθn n =③在光的折射现象中，光路也是可逆的2）折射率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，叫做这种介质的绝对折射率，用符号n 表示sin sin n θθ=大小n 是反映介质光学性质的一个物理量，n 越大，表明光线偏折越厉害。
发生折射的原因是光在不同介质中，速度不同 例题：光在某介质中的传播速度是2.122×108m/s ，当光线以30°入射角，由该介质射入空气时，折射角为多少？解：由介质的折射率与光速的关系得又根据介质折射率的定义式得r 为在空气中光线、法线间的夹角即为所求．i 为在介质中光线与法线间的夹角30°． 由(1)、(2)两式解得：所以r=45°．白光通过三棱镜时，会分解出各种色光，在屏上形成红→紫的彩色光带（注意：不同介质中，光的频率不变。
）练习：1、如图所示，平面镜AB 水平放置，入射光线PO 与AB 夹角为30°，当AB 转过20°角至A′B′位置时，下列说法正确的是 ( )A ．入射角等于50°B ．入射光线与反射光线的夹角为80°c n v =C ．反射光线与平面镜的夹角为40°D ．反射光线与AB 的夹角为60°2、一束光从空气射入某种透明液体，入射角40°，在界面上光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线与折射光线的夹角是 ( )A ．小于40°B ．在40°与50°之间C ．大于140°D ．在100°与140°与间3、太阳光沿与水平面成30°角的方向射到平面镜上，为了使反射光线沿水平方向射出，则平面镜跟水平面所成的夹角可以是 ( )A ．15°B ．30°C ．60°D ．105°知识点：2、测定玻璃的折射率（实验、探究）1．实验的改进：找到入射光线和折射光线以后，可以入射点O 为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO 、OO′（或OO′的延长线）交于C 点和D 点，过C 、D 两点分别向NN′做垂线，交NN′于C′、D′点， 则易得：n = CC′/DD′2．实验方法：插针法例题：光线从空气射向玻璃砖，当入射光线与玻璃砖表面成30°角时，折射光线与反射光线恰好垂直，则此玻璃砖的折射率为 ( ) A ．2 B ．3 C ．22 D ．33 练习：1、光线从空气射向折射率n ＝2的玻璃表面，入射角为θ1，求：当θ1＝45º时，折射角多大？2、光线从空气射向折射率n ＝2的玻璃表面，入射角为θ1，求：当θ1多大时，反射光线和折射光线刚好垂直？（1）300（2）arctan 23、为了测定水的折射率，某同学将一个高32cm ，底面直径24cm 的圆筒内注满水，如图所示，这时从P 点恰能看到筒底的A 点．把水倒掉后仍放在原处，这时再从P 点观察只能看到B 点，B 点和C 点的距离为18cm ．由以上数据计算得水的折射率为多少? 4/3第二节全反射知识点：光的全反射i 越大，γ越大，折射光线越来越弱，反射光越来越强。
高中物理选修3-4 第十三章光的反射和折射
11
一、光的反射和折射 ⑥入射角的正弦和折射 角的正弦成正比
n = 12
比例常数
斯涅耳定律
空气
空气---水 n 大于 1 水
水 ---空气 n 小于 1
12
二、折射率
1.定义式：n =
2．强调说明：
（1）折射率-----是光从真空射入某种介质
介质
折射率
介质
金刚石
二氧化碳
玻璃
2.42 1.63 1.5-1.8
岩盐 酒精
水
水晶
1.55
空气
折射率
1.55 1.36 1.33 1.00028
真空本身的折射率 = 1
15
二、折射率
5．折射的原因
研究表明： 光在不同介质中的速度不同，这正
是发生折射的原因。
某介质的折射率，等于光在真空中的速度
C与光在介质中的速度之比：
2
一、光的反射和折射 入射角
入射光线
空气
θ1
反射角 反射光线
水
折射角
θ2 折射光线
3
一、光的反射和折射
1．光的反射：光从第1种介质射到它与第2种介
质的界面时，一部分光返回到第1种介质的现
象。
法线
A
B
入射光线 入射角 反射角 反射光线
2．光的反射定律
平面镜 O
（1）反射光线、入射光线和法线同平面
光 路 可
（2）反射光线和入射光线分居法线两侧 逆
（3）反射角和入射角相等
4
一、光的反射和折射
3．光的折射：光从第1种介质射到它与第2种介
质的界面时，另一部分光进入第2种介质的现
选修3-4课件：131光的反射和折射-(共14张)
B CD
解: 因底面直径和桶高相等,由此可知 ∠AOF= ∠ABG=450
又∵OD=2CD CD
sin COD
油的折射率
CD 2 OD 2
1 5
A
n sin AOF 2 2 10
sin COD 1 5 2
F
光在油中的传播速度
v c 3.0 108 n 10 2 1.9 108 (m / s)
② 折射光线和入射 水
光线分居法线两侧
折射角
θ2 折射光线
5.在光的反射和折射现象中，光路是可逆的
1.当光从空气斜射入水 或玻璃中时，折射角小 于入射角 2.当光从水或玻璃斜射 入空气中时，折射角大 于入射角
3.当入射角增大时，折 射角也随着增大
折射角与入射角之间存在怎样的关系？
1621年，荷兰数学家斯涅耳总结了大量实验数据，找 到了入射角和折射角之间的规律
高中物理新人教版 选修３-4系列课件
2018年5月
第十三章《光
第1节
《光的反射和折射》
下营中学 陈昌海
入射角
入射光线
空气
θ1
反射角
反射光线
水
折射角
θ2 折射光线
1.光的反射：光从第1种介质射到它与第2种介质
的界面时，一部分光返回到第1种介质的现象。
法线
A
B
光
入射光线 入射角 反射角 反射光线
路
GO B CD
i
空气
i
空气
玻璃
r
水 r′
折射的原因
研究表明： 光在不同介质中的速度不同，这正 是发生折射的原因。
某介质的折射率，等于光在真空中的速度C与
高中物理选修3-4课件：13.1 光的反射和折射
3．实验步骤 (1)如图3Fra bibliotek示，将白纸用图钉钉在平木板上．
图3
(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 本身及 P1、P2 的像，记下 P3、P4 的位置．
2．光的折射及折射定律 (1)光的折射：光从第 1 种介质射到它与第 2 种介质的分界面
时，一部分光会进入第 2 种介质的现象． (2)折射定律 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，即
sin sin
θ1 θ2
＝n12.
图4
(1)在本题的图上画出所需的光路； (2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是 ________， ________，在图上标出它们； (3)计算折射率的公式是________． 解析
(1)如图所示，画出通过 P1、P2 的入射光线，交 AC 面于 O，画出 通过 P3、P4 的出射光线交 AB 面于 O′.则光线 OO′就是入射光 线 P1P2 在三棱镜中的折射光线． (2)在所画的图上注明入射角 θ1 和折射角 θ2，并画出虚线部分，用 量角器量出 θ1 和 θ2. (3)n＝ssiinn θθ12. 答案 见解析
最新精编高中人教版选修3-4高中物理13.1光的反射和折射公开课优质课教学设计
我们生活在五彩缤纷的世界里,生活在光的世界中。
毛泽东在他的词《菩萨蛮·大柏地》中写道“赤橙黄绿青蓝紫,谁持彩练当空舞?”“彩练”是指雨后天空出现的彩虹,这是太阳光在通过空中的雨滴时,发生折射而色散的结果。
大诗人李白在他的《梦游天姥吟留别》中写道“海客谈瀛洲,烟涛微茫信难求。
”意思是传说中的东海仙山实在难找,也有人认为这是指“海市蜃楼”,其实这是光发生全反射的结果。
光现象与我们的生活密不可分,如图所示,插入水杯中的筷子“弯曲”了,雨后马路上积水表面的油膜呈现出五颜六色,家用宽带用光纤送入……这一章我们将从光的反射、折射开始,习光的干涉、衍射、激光的特性及应用等知识。
让我们一起打开光的大门,在光世界的殿堂中遨游吧!课时131光的反射和折射1认识光的反射及折射现象,知道法线、入射角、反射角、折射角的含义。
2理解反射和折射定律,会利用折射定律解释相关光现象和计算有关问题。
3理解折射率的概念,会测定玻璃的折射率。
重点难点折射定律的应用和折射率的测量,以及折射定律与光路可逆原理相结合的应用。
教建议本节主要讲光的反射定律、折射定律和折射率的测定,教中要充分重视。
折射是在初中习的知识上的进一步深化;折射率是一个全新的知识点,它对于后面理解全反射非常重要。
在求解折射率时,切忌死套公式。
在教书的结构上,先介绍折射定律和折射率,再引入实验和例题,体现从基本知识到实际应用的过程。
导入新课雨过天晴,顺着太阳看去,可以看到含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的“鹊桥”,俗称“彩虹”。
你知道这“彩虹”是如何形成的吗?1光的反射与反射定律(1)光的反射光照射到两种介质的界面上,一部分返回①原介质的现象。
(2)入射角与反射角入射光线与②法线的夹角叫入射角,反射光线与③法线的夹角叫反射角。
(3)反射定律在光的反射现象中,反射光线、入射光线和④法线在同一平面内,且反射光线与入射光线分别位于法线的两侧,反射角⑤等于入射角。
13.1 光的反射和折射 优秀教案优秀教学设计高中物理选修3-4新课 (5)
1 光的反射和折射教材分析本节主要讲光的反射定律，折射定律和折射率的测定，它们是本章的重点，教学中要充分重视。
初中学习的折射的知识程度是很粗浅的，到这里要进一步化。
折射率是一个全新的知识点，它对于理解全反射非常重要。
因此，本节知识需要重点讲解的有两处，一是折射定律的应用，二是折射率的测量。
难点是折射定律与光路可逆原理相结合的应用，特别是在求解折射率时，切忌死套公式。
在教科书的结构上，先介绍折射和折射率，再引入实验和例题，体现从基本知识到实际应用的过程。
学情分析折射现象在初中是作为实验的结论提出来的，只是定性介绍，但在高中有所提升，即介绍了比较完整的反射定律，不要求学生解决有关反射定律的复杂难题。
对于光路可逆原理对正确理解光的折射定律有着不可忽视的作用，初学者容易认为只要发生光的折射，则其折射角一定小于入射角。
学生容易错误地把折射率的概念和物体的密度联系起来，可以引导学生分析教科书。
教学目标一、知识与技能1.知道反射定律的确切含义，并能用来解释有关现象.2.知道反射现象中光路是可逆的，并能用来处理有关问题.3.知道平面镜成像特点及作图方法.4.理解折射定律的确切含义，并能用来解释有关的光现象和计算有关的问题.5.知道折射光路是可逆的，并能用来处理有关的问题.6.知道折射率的定义及其与光速的关系，并能用来进行有关的计算.二、过程与方法1.会用反射定律解释有关现象和处理有关问题.2.会用折射定律计算有关的问题，能理解折射率与光速的关系，并能用来进行有关的计算.三、情感态度与价值观1.通过观察演示实验，培养学生的观察、概括能力，通过相关物理量变化规律的教学，培养学生分析、推理能力.2.渗透物理研究和学习的科学态度教育.教学重点光的折射定律.折射率概念.教学难点光的折射定律和折射率的应用.教学过程一、引入新课我们已经知道了，光在同一均匀介质中是沿着直线传播的，那么，当介质不均匀或当光从一种介质进入另一种介质中时，会发生什么现象呢？［学生］反射，折射［教师］对，这一节课，我们先简要地复习光的反射，再深入地研究光的折射现象.二、新课教学（一）光的反射现象及反射定律1.介绍光学演示仪，指明观察对象——光在从一种介质（空气）进入另一种介质（玻璃）时发生的现象（半圆柱玻璃砖直面柱心正对入射光）2.演示：光在到达空气和玻璃的交界面处时，一部分光被反射回空气中，另一部分光进入玻璃继续传播，但传播方向发生了改变.3.学生边观察边回忆反射定律：转动光具盘以改变入射角，让前排学生读出几组入射角和反射角数据.两者相等.同时提醒学生注意.光具盘面是竖直的，在这个面上同时能看到反射光线和入射光线.说明两线共面，又因为法线也在这个面内.故三线共面.4.归纳反射定律：三线共面两角相等.5.反射光路可逆（二）光的折射现象及折射定律1.实验观察变为看折射光和入射光的相对位置及折射角和入射角关系的观察：a.让学生观察折射光.入射光及界面的法线也是共面的.b.光从空气进入玻璃时，入射角增大.折射角也增大，但入射角始终大于折射角.2.定量测量5组数据，仿照课本列出原始数据表（可让前排的学生读取数据.但要先明确法线）3.分析测量数据：（建议入射角分别取10°,20°,30°,40°,50°）［教师］［故意自言自语地］入射角增大，折射角也增大，两者的差是不是定值呢？（有学生开始计算）［学生甲］不是，差值是越来越大的.［师］是不是有规律地增大，比如入射角增大10°，折射角一定增大某一个数值？ ［生］不是，前两组差不多，后两组又不同了.［师］那么，会不会两角的比值不变呢，大家算算看.（学生计算，有学生算了两组数据说好像是相等的）［师］能不能从两组数据下结论？［生］不能.［师］对，那样太轻率了点.把5组数据都算出来看看.［学生继续计算.发现比值也是不相等的］［师］看来我们碰到麻烦了，如果让你来猜的话，你还能猜想它们之间可能是什么关系？ ［生沉默］［师］其实不是你们不够聪明，实在是因为入射角和折射角之间的关系太出乎人意料了.人类从积累入射角与折射角的数据到找出两者之间的定量关系，经历了近1500年的时间［有学生惊叹］。
高中物理人教版选修3-4： 13.1 光的反射和折射
光在介质中传播的速度。
c
n
（与θ1、θ2无关）
介质
折射率
介质
折射率
金刚石
2.42
岩盐
1.55
二氧化碳
1.63
酒精
1.36
玻璃 水晶
1.5-1.8 1.55
水 空气
1.33 1.00028
任何介质的折射率均大于1：n>1
【应用1】插入水中的铅笔为什么会弯折？
岸上的人看水中的物体，看到的是物体的虚像，像的位 置比物体的实际位置偏高，人感觉水变浅。
= n12 比例常数
光路 空气→玻璃 n 大于 1 可逆 玻璃→空气 n 小于 1
三、折射率
1、折射率：
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，叫做这种介质的绝对折射率，简称 折射率。
n sin1 1 sin2 2
n c
c
υ
2、n反映介质的光学性质，只与介质有关，取决于
பைடு நூலகம்
铅笔折断了吗？
海市蜃楼
光的反射现象
光被两种介质的分界面反射回原来的介质中
A
法线
B
入射光线 入射角 反射角 反射光线
光
平面镜
O
路
（1）反射光线、入射光线和法线同平面 可
（2）反射光线和入射光线分居法线两侧 （3）反射角和入射角相等
逆
一、光的反射定律 1、反射定律： 反射光线与入射光线、法线在同一平面内，反射光线
【例1】如图一个储油桶的底面直径与高均为d．当桶内没有 油时，从某点Ａ恰能看到桶底边缘的某点Ｂ。当桶内油的深度 等于桶高的一半时，仍沿ＡＢ方向看去，恰好看到桶低上的点C， ＣＢ两点距离d/4．求油的折射率和光在油中传播的速度。
物理：13.1_光的反射和折射_课件(人教版选修3-4)
2．光的折射和折射定律 (1)折射现象：光线从第1种介质照射到它与第2种介 进入 质的分界面时,一部分光会_____第2种介质的现象． (2)折射定律 同一平面 折射光线与入射光线、法线处在__________内，折 射光线与入射光线分别位于_____的两侧；入射角的 法线 sinθ1/sinθ2 正比 正弦与折射角的正弦成_____，即____________＝
A．b的下方
C．b处
B．b的上方
D．无法确定
解析：选C.人眼看到的是鱼的虚像，鱼发出的
光线经水面折射后进入人眼，由光路可逆知当 激光从a向b发射时，经水面折射后将刚好照射 到鱼身上． 【方法总结】 人眼是根据最终射入的光的
尝试题 4、 有人在游泳池岸边“竖直”向下观 察池水的深度，看上去池水的视深为 h，已知 4 水 的 折射 率 为 ， 那么 池 水的 实 际深 度 H＝ 3 ________.
二、对折射率的理解 1．物理意义 折射率是一个反映介质的光学性质的物理量，由 n＝ sinθ1 可知；当 θ1 一定时，n 越大，θ2 越小，此时光线 sinθ2 的偏折角 Δθ＝θ1－θ2 就越大，即 n 越大，光线的偏 折角度就越大． ※介质对光线偏折程度的一个物理量 2．决定因素 折射率的大小由介质本身及入射光的频率决定， 与入 射角、折射角的大小无关，“折射率与入射角的正弦 成 正 比” 的说 法 和“ 折射 率与 折 射角的 正 弦成 反 比”的说法都是错误的．
图13－1－1
特别提醒：画光路图时应注意的问题： (1)光路是可逆的． (2)垂直界面入射的光线，折射光线与入射光线在同
一直线上．
(3)过半圆形玻璃砖圆心的光线在圆弧处不偏折．
光的反射、折射光路的计算
尝试题 6、(2011 年徐州模拟)如图 13－1－4 所示， 半圆玻璃砖的半径 R＝10 cm，折射率为 n＝ 3， 直径 AB 与屏幕垂直并接触于 A 点，激光 a 以入射 角 i＝30° 射向半圆玻璃砖的圆心 O，结果在水平屏 幕 MN 上出现了两个光斑． 求两个光斑之间的距离 L.
高中物理人教版选修3-4课件：13.1 光的反射和折射
(3)光路的可逆性:在光的折射中, 光路是可逆的。
3. 折射率 (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, 叫做这种介质的绝对折射率, 简称折射率, 用符号 n 表示。 (2)定义式:n=������������������θ 。
2
������������������θ1
������������������θ2
射率。
[实验器材]一块两面平行的玻璃砖, 白纸, 木板, 大头针(4 枚), 量 角器(或圆规、三角板), 刻度尺, 激光笔, 铅笔等。 [实验步骤] (1)把白纸铺在木板上。 (2)在白纸上画一直线 aa' 作为界面,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。
2 2 ������������������θ1
率。
若实验室中只有三角形玻璃砖,没有长方形玻璃砖,还能测出折射率 吗? 提示:插针法的作用是找出玻璃砖内的光路,其关键是确定入射点和 出射点,而入射点和出射点是利用插针后确定的直线与界面相交而 得到的,实验的要点是插准大头针,画准玻璃砖边界线,而与所选玻璃 砖两边平行与否无关,所以用三角形玻璃砖也可以测出折射率。
1. 反射及反射定律 (1)光的反射:光从一种介质照射到与另一种介质的分界面时, 一 部分光会返回到第一种介质的现象。 (2)反射定律:反射光线与入射光线、法线处在同一平面内, 反射 光线与入射光线分别位于法线的两侧;反射角等于入射角。 (3)光路的可逆性:在光的反射中, 光路是可逆的。 2. 折射及折射定律 (1)光的折射:光从一种介质照射到与另一种介质的分界面时, 一 部分光进入另一种介质的现象。 (2)折射定律: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 θ1 的正弦与折射角 θ2 ������������������θ1 的正弦成正比, 即������������������θ =n12 (n12 是比例常数)。
2019-2020人教版物理选修3-4 第13章 1 光的反射和折射
1光的反射和折射[学习目标] 1.知道光的反射定律.2.理解折射定律的确切含义，并能用来解释有关的光现象和计算有关的问题.3.知道折射率的定义及其与光速的关系，并能用来进行有关计算．(重点)4.掌握插针法测折射率的方法．一、反射定律和折射定律1．光的反射(1)定义光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质的现象．(2)反射定律反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角．2．光的折射和折射定律1．物理意义反映介质的光学性质的物理量．2．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，简称折射率，即n＝sin θ1 sin θ2.3．折射率与光速的关系某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝cv.4．特点任何介质的折射率都大于1.1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)反射定律是确定反射光线位置的规律．(√)(2)发生漫反射时，反射角不等于入射角．(×)(3)一束光从空气进入水中时传播方向一定改变．(×)(4)当光从空气垂直进入水中时，水的折射率为0. (×)(5)折射率大的介质，密度不一定大．(√)2．关于光的反射与折射，下列说法正确的是()A．光发生反射时，光的传播方向不一定改变B．光发生反射时，光的传播方向可能偏转90°C．光发生反射时，光的传播方向一定改变D．光发生折射时，一定伴随着反射现象E．光发生反射时，一定伴随着折射现象BCD[发生反射时，光的传播方向一定发生改变，且可以改变90°，A错，B、C对；发生折射时，一定伴随着反射现象，但有反射现象，不一定有折射现象，D对，E错．]3．若某一介质的折射率较大，那么光在该介质中的速度较________．[解析]由n＝cv可知，介质的折射率越大，光在该介质中的速度越小．[答案]小1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．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．【例1】如图所示，虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法正确的是()A．bO可能是入射光线B．aO可能是入射光线C．cO可能是入射光线D．Ob可能是反射光线E．PQ可能是法线BDE[由于反射角等于入射角，入射光线，反射光线关于法线对称，所以aO、Ob应是入射光线或反射光线，PQ是法线．又因为反射光线、折射光线都不与入射光线位于法线同侧，所以aO是入射光线，Ob是反射光线，Oc是折射光线．](1)在反射、折射现象中，光路都是可逆的．(2)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，但并非一定要变化；当光垂直分界面入射时，光的传播方向就不会变化．1．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？[解析]太阳光线进入大气层发生折射，使传播方向改变，使人感觉太阳的位置比实际位置偏高．[答案]光的折射1．当光由真空射入某种介质中，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但正弦值之比是一个常数．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，说明常数反映着该介质的光学特性．3．光传播速度介质的折射率n跟光在其中的传播速率v有关，即n＝cv，由于光在真空中的传播速率c大于光在任何介质中的传播速率v，所以任何介质的折射率n都大于1.因此，光从真空斜射入任何介质时，入射角均大于折射角；而光由介质斜射入真空时，入射角均小于折射角．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，它的大小只能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．【例2】一束光线从空气射向折射率为1.5 的玻璃内，入射角为45°，画出反射和折射的光路示意图．[解析]光在两介质的界面上通常同时发生反射和折射；由反射定律知反射角为45°，根据折射定律n＝sin θ1sin θ2得θ1＞θ2.[答案](1)折射率的定义式中θ1为真空(空气)中的光线与法线的夹角，不一定是入射角；θ2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定是折射角．(2)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．2．一束光由空气射入某介质时，入射光线与反射光线间的夹角为90°，折射光线与反射光线间的夹角为105°，则该介质的折射率n＝________，光在该介质中的传播速度v＝________c．(c为真空中光速)[解析]由反射定律和题意可知，反射角和入射角均为45°，折射角为r＝180°－45°－105°＝30°，则折射率n＝sin 45°sin 30°＝2，所以光在该介质中的速度v＝cn＝c2＝22c.[答案]22 21掌握测玻璃折射率的方法；加深对折射定律的理解．2．实验过程用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的折射光线，用量角器测入射角i和折射角r，根据折射定律计算出玻璃的折射率n＝sin i sin r.3．实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔．4．实验步骤(1)如图所示，把白纸用图钉钉在木板上．在白纸上画一条直线aa′作为玻璃砖的上界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa′的法线NN′.(2)把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟aa′严格对齐，并画出玻璃砖的另一个长边bb′.(3)在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.(4)眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，在眼睛这侧沿视线方向插上大头针P3，使它把P1、P2挡住．(5)用同样的方法在玻璃砖的bb′一侧再插上大头针P4，使P4能同时挡住P3本身和P1、P2的虚像．记下P3、P4的位置，移去玻璃砖和大头针．过P3、P4引直线O′B与bb′交于O′点，连接O、O′两点，OO′就是入射光AO在玻璃砖内的折射光线的方向．入射角i＝∠AON，折射角r＝∠O′ON′.(6)用量角器量出入射角i和折射角r.从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记录在自己设计的表格里．(7)用上面的方法分别测出入射角是15°、30°、45°、60°和75°时的折射角．查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据也记录在上述的表格里．(8)计算出不同入射角时sin isin r的值．比较一下，看它们是否接近一个常数．求出几次实验中测得的sin isin r的平均值，就是玻璃的折射率． 5．注意事项(1)玻璃砖的上折射面必须与直线aa ′严格对齐，才能准确地确定法线，准确地画出入射角和折射角．(2)实验时，尽可能将大头针竖直地插在纸上，且P 1和P 2之间、P 2和O 之间、P 3和P 4之间、P 3和O ′之间距离要稍大一些．重合的时候要看玻璃砖里面的像，而不是看玻璃砖上面的大头针的头部．(3)入射角i 应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜过大，在操作时，手不能触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能用玻璃砖的界面代替直尺画界线．(4)在实验的过程中玻璃砖与白纸的位置都不能改变． 6．数据处理及误差分析此实验是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 ＝sin θ1sin θ2中求玻璃的折射率．除运用此方法之外，还有以下处理数据的方法：在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O 为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO 交于C 点，与OO ′(或OO ′的延长线)交于D 点，过C 、D 两点分别向NN ′作垂线，交NN ′于C ′、D ′，用直尺量出CC ′和DD ′的长，如图所示．由于sin α＝CC ′CO ，sin β＝DD ′DO . 而CO ＝DO ，所以折射率n 1＝sin αsin β＝CC ′DD ′.重复以上实验，求得各次折射率，然后求其平均值即为玻璃折射率的测量值．【例3】在“测定玻璃折射率”的实验中：(1)操作步骤如下：①先在白纸上画出一条直线aa′代表两种介质的界面，过aa′上的O点画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线．②把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐．③在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像．调整视线方向，直到P1的像被P2挡住．再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像和P3，记下P3、P4的位置．④移去大头针和玻璃砖，连接P3、P4作为折射光线，测量出入射角θ1与折射角θ2，填入表格中．上述操作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是______________________ ______________________________________________________.(2)实验中测出了多组入射角θ1与折射角θ2，并作出了sin θ1 sin θ2图象如图所示．则下列说法正确的________．A．实验时，光线是由空气射入玻璃B．玻璃的折射率为0.67C．玻璃的折射率为1.5[解析](1)步骤②中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb′，步骤④中应通过P3、P4的连线与bb′的交点O′和aa′上的入射点O，作出玻璃砖中的光线OO′.(2)由图可看出入射角θ1小于折射角θ2，因此，光线应该是由玻璃射入空气；则玻璃折射率n＝sin θ2sin θ1＝0.450.30＝1.5，所以选项C正确．[答案](1)见解析(2)C3.用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa′和bb′，不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在如图所示的位置上，而实验中其他操作均正确，测得的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．[解析]可作出经过玻璃砖的光路图，由几何知识可知，测出的折射角与正确值相同．[答案]不变。
高中物理选修3-4 13.1光的反射和折射
B
F O
CD
光在油中的传播速度 由n= c 得：v= c = 3.0108 m / s 1.9108 m / s
v
n 1.58
例2、如图1、2、3为三条光线请根据光路走向判断:
22
1)1、2、3哪条为入射光线、折射光线、反射光线？
2）AB、CD哪个是界面？哪条是法线？
AA
3是入射光线、2是反射光线、1是折射光线
AB是法线、CD是界面
33
CC 11
E
BB
DD
例3 .水的折射率等于4/3，玻璃的折射率等于1.5，那么光在水中的传
播速度比在玻璃中的传播速度 快 ，光在水中的传播速度与在玻璃
中传播速度之此等于 9：8
。 v= c 得 v水 = n玻 1.5 9 n v玻 n水 4 8 3
例4、一束光线由空气射入某种介质，如 图所示。在界面上发生反射和折射，已 知入射角为60°，反射光线与折射光线 成90°，求介质的折射率。
A´ A
空气 界面
水
温馨提示： 水
人在水上看到 物体像，比实际 物体位置偏上， 感觉水比较浅。
空气
水
硬币
渔民叉鱼
由于光的折射，水中物体的位置 看起来比实际位置要高些。
渔民怎样才能叉到鱼？
3、折射率
光从一种介质射入另一种介质时，虽然入射角的正弦跟折射角的正弦
之比为一常数n，但是对不同的介质来说，这个常数n是不同的，它是一
探究：折射角与入射角的定量关系
光由空气射入玻璃时入射角θ1和折射角θ2的数值表
入射角 折射角 θ1 / θ2 sinθ1/sinθ2
50
3.30
100
6.70
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
θ1
（3）当入射角增大时，折射角也随着增大
水
θ2 折射光线
（4）光路可逆：沿原来的折射光线入射，将沿原来入 射光线射出
思考；入射角、折射角大小关系及与介质的关系 ？
当光从空气斜射入水中时，折射 角小于入射角
当光从水斜射入空气时，折射角 大于入射角
空气
水
角θ1和出射角θ2的数值表:
分析表格数据思考： 入射角 折射角 入射角和折射角有什 50 6.70 1 么定量关系呢？ 100 10.10 2 150 13.40 3 光由空气射入玻璃时入射 4 200 16.70 入射角正弦和折射
三、实验：测玻璃砖的折射率
• 问题：玻璃是一种透明介质，光从空气入 射到平行玻璃砖的界面上会发生折射，如 何把玻璃的折射率测出来？
1、原理：折射定律
sin 1 n sin 2
ห้องสมุดไป่ตู้
2、方法：用插针法研究某一条光线经过平行玻璃砖， 测出折射角和入射角。
法线
θ1=?
空气
界面
θ2=?
玻璃
3、实验器材：玻璃砖、白纸 、大头针若干、铅笔、 直尺、量角器
B
反射光线
定律理解： 平面镜
（1）反射光线、入射光线、法线共面 （2）反射角等于入射角（光线与法线的夹角）
O
（3）反射光线、入射光线关于法线对称
（4）光路可逆：沿原来的反射光线入射，将沿原来入 射光线射出
光从一种介质进入另一种介质传播
2、光的折射
定义：光从介质1斜射入介质2时，传播方向发生改变 的现象 规律： （1） 折射光线、入射 入射光线 光线、法线在同一平面 内. 空气 （2） 折射光线和入射光 线分居法线两侧
（6）连接OO’，入射角i=∠AON’,折射角r＝ ∠NOO’， 用量角器量出入射角和折射角，求出对应的正弦值， 记录在表格中
（7）用上述方法求出入射角分别为300、450、600时 的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中 （8）算出不同入射角时的入射角与折射角的正弦比 值，最后求出几次实验的平均值为折射率 5、注意事项： （1）入射角一般取15o→75o为宜 （太小，相对误差大； 太大,使折射光线弱，不易观察） （2）插针要竖直，且间距适当大些（精确确定光路） （3）插针法实验，玻璃砖不能动（移动会改变光路图 ） （4）确定边界线时严禁把玻璃砖当尺子用（损坏玻璃 砖），画边界线时描两点确定边界线 （5）玻璃砖宽度在5cm以上（让折射光线长点以减小误
例 如图一个储油桶的底面直径与高均为d．当 桶内没有油时，从某点Ａ恰能看到桶底边 缘的某点Ｂ。当桶内油的深度等于桶高的 一半时，仍沿ＡＢ方向看去，恰好看到桶 低上的点c，ＣＢ两点距离d/4．求油的折 Ａ 射率和光在油中传播的速度．
Ａ Ｏ Ｎ
Ｂ
Ｂ
Ｃ
Ｍ
解:
因底面直径和桶高相等,由此可知
∠AOF= ∠ABG=450 又∵OD=2CD
θ
1
/ θ
2
sinθ 1/sinθ
2
1.49
1.49 1.49 1.50 1.53 1.59 1.63 1.97
1.49
1.49 1.49 1.49 1.49 1.51 1.50 1.51
角正弦比值相等 =
5 400 6 500 7 800 8
300
19.60 25.20 30.70 40.60
n
斯 涅 耳 定 律
4、数据处理：
（1）计算法：量角度计算
（2）作图法：画一个圆与 折射、入射光线相交于A、 E两点，从交点作两条与法 线垂直的线段，量出两条线 段长度
Ｂ
步骤
（1）铺纸（将白纸用图 钉固定在木板上）
Ｏ' Ｃ Ｄ
（2）在白纸上画一条线aa’作为界面，过aa’上的一点O （作为入射点）画法线N’N,并画AO作为入射光线 （3）把玻璃砖放在白纸上，使它的一边与aa’对齐 （确保O为实际入射点） ，确定（如何确定，联想验 证平行四边形定则实验中记录力的方向）玻璃砖的另 一界面bb’ （确保出射点准确）
4.几种介质的折射率(比较密度）
介质
折射率
介质 岩盐 酒精
折射率 1.55 1.36
金刚石
二氧化碳
2.42
1.63
玻璃
水晶
1.5-1.8
1.55
水
空气
1.33
1.00028
真空折射率 = 1
5. 意义：反映介质对光的偏折能力的大小 6.折射原因：光在不同介质中的速度不同
应用：
人在水上看到物体的 像，比实际物体位置偏 上，感觉水比较浅。
第十三章
光
一、光的反射和折射
光射到两种介质的界面时，一部分光进入另一 种介质，同时另一部分光返回到原来的介质。这种 现象分别叫光的折射和反射。
法 线
入 射 角 反 射 角
空气 水
基本概念
折 射 角
光的反射：光射到介质1、介质2的界面时，一 部分光返回到介质1的现象
法线
1、反射定律：
A
入射光线 入射角 反射角
（4）在直线AO上竖直插大头针P1、P2，透过玻璃砖观察 大头针P1、P2的像，调整视线让P2挡住P1的像。再在另 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、P2、P1的像，记下P3、P4位置 （5）移去在大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线
DC与bb’交于o’（作为实际出射点），直线O’D代表 沿AO方向入射光通过玻璃砖后的传播方向
sin COD 2 2 CD OD
油的折射率
CD
1 5
A
sin AOF 10 2 2 n sin COD 1 5 2
光在油中的传播速度 8 c 3.0 10 v n 10 2
8
F O
G
B
1.9 10 (m / s)
C D
空气
A' A
界面 水
从水中看水面上的物体，物体比实际的 高度要高
二、折射率：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，叫做这种介质的绝对折 射率，简称折射率。。
1.定义式
sinθ1 n= sinθ2
2.决定式：某介质的折射率，等于光在真空中的 速度C与光在介质中的速度v之比：
n=
c v
3.说明：(1)n的大小与介质有关，与入射角折射角无 关，对于确定介质，n是定值 (2)折射率无单位，任何介质的折射率皆大于 1(n>1)（原因呢？）