高中物理 第四章 光的折射 第1讲 光的折射定律课件 教科选修34教科高二选修34物理课件

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一、光的反射和折射现象 当光射到两种介质的分界面时，一部分光仍回到原来的介 质里继续传播(chuánbō)的现象，叫做光反的射(_fǎ_ns_h_è)__；另一部分光 进入第二种介质继续传播的现象叫做光的折射__(_zh_és_h_è)．
二、光的折射定律 1．折射定律：入射光线、折射光线和法线在同一___平_面__内，
入射光线与折射光线分居法线__两__侧__，入射角的正弦值与 折射角的正弦值之比为一__常__数__．
2．公式：ssiinn ri＝n
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想一想 光在两种介质(jièzhì)的界面发生反射和折射现象时，反 射光线、折射光线和入射光线的传播速度是否相同？ 答案 光在不同介质中的传播速度不同．反射光线和入射光线 是在同一介质中，故它们两个的传播速度相同；折射光线和入 射光线不在同一介质中，故它们两个的传播速度不同．
中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比． c
n＝___v___ 3．任何介质的折射率都大于1.
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想一想 当光从水射入空气发生折射时，入射角的正弦与折射 角的正弦之比，叫做水的折射率，这种说法正确吗？为什么？ 答案(dá àn) 不正确．空气可以作为真空处理，根据折射率的定 义可知光从空气射入水发生折射时，入射角的正弦与折射角的 正弦之比，叫做水的折射率.
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三、介质的折射率
1．把光从__真__空_(_zh射ēnk入ōng某) 种__介__质__(j发ièzh生ì) 折射时，入射角i的正弦 值与折射角r的正弦值的__比__值__，叫做这种介质的折射率． sin i n＝__s_in__r_
2．折射率与光速的关系：介质的折射率n，等于(děngyú)光在真空
角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角． 3．利用折射定律 n＝ssiinn ri、折射率与光速的关系 n＝vc列方程，
结合数学三角函数的关系进行运算．
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【例 3】 如图 2 所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为 d， 当桶内无油时，从某点 A 恰能看到桶底边缘上的某点 B， 当桶内油的深度等于桶高的一半时，在 A 点沿 AB 方向看 去，看到桶底上的 C 点，C、B 相距41d.由此可得油的折射 率 n＝________；光在油中传播的速度 v＝________m/s.(结 果可用根式表示)
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解析 由公式 n＝ssiinn ri，可得折射率 na<nb，C 正确，D 错误； 由 v＝nc，na<nb 知 va>vb，A 正确，B 错误． 答案 AC
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二、光的折射(zhéshè)定律的应用
解决光的折射问题的基本思路： 1．根据题意画出正确(zhèngquè)的光路图． 2．利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射
用几何关系(guān xì)确定边、角关系(guān xì)是关键．
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【例4】 Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼 的蓝色光芒(guāngmáng)，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生 了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图如图3所示．一束 光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设 鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h.取光 在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t.
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图2
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解析 作出光路图如图所示．由题意知，
sin α＝ 22，sin β＝
d
4
＝
d22＋d42
1＝ 5
55，
故油的折射率 n＝ssiinn αβ＝ 210，
光在油中传播的速度 v＝nc＝6 10×107 m/s.
答案
10 2
6 10×107
借题发挥 在解决光的折射问题中正确画出光路图是前提，利
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解析 介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介 质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，故选项 A、B均错；由于真空中的光速是个定值，故n与v成反比是正确 的，选项C正确；由于v＝λf，当f一定时，v与λ成正比，又n与v 成反比，故n与λ也成反比，选项D正确． 答案 CD 借题发挥(jiè tífā huī) 折射率n反映了介质的光学性质，它的大小 只由介质本身和入射光的频率决定，与入射角和折射角的大小 无关，切不可认为n与入射角的正弦成正比，与折射角的正弦 成反比．
正弦(zhèngxián)值之比为一______．。想一想 光在两种介质的界面发生反射和折射现象 时，反射光线、折射光线和入射光线的传播速度是否相同
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第1讲 光的折射(zhéshè)定律
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[目标定位] 1.掌握光的反射及反射定律.2.掌握光的折射及折射 定律.3.掌握介质的折射率的概念，了解(liǎojiě)介质的折射率与光 速的关系.4.会依据光的反射定律和折射定律作出光路图．
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【例2】 (多选)两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入(shè rù)水中，发生了如图1所示的折射现象(α>β)．下列结论中正 确的是( )
图1 A．在水中的传播速度，光束a比光束b大 B．在水中的传播速度，光束a比光束b小 C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小 D．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大
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图3
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解析
设光在鳞片中的折射角为
γ，由折射定律知，n＝ssiinn
i γ
在鳞片中传播的路程
l1＝co2sd
， γ
传播速度 v＝nc，传播时间 t1＝lv1 解得 t1＝c n22n－2dsin2i，
同理，在空气中的传播时间 t2＝cc2ohs i 则 t＝t1＋t2＝c n22n－2dsin2i＋cc2ohs i.
答案 见解析
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内容(nèiróng)总结
第1讲 光的折射定律。当光射到两种介质的分界面时，一部分光仍回到原来的介质 里继续传播的现象，叫做光的______。1．折射定律：入射光线、折射光线和法线在同一
No ______内，入射光线与折射光线分居法线______，入射角的正弦(zhèngxián)值与折射角的
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一、对折射率的理解(lǐjiě) 1．折射率是一个反映介质的光学性质的物理量，其大小由介
质本身及入射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无 关． 2．应用 n＝ssiinn ri计算介质折射率时，注意 i 为真空中的光线与 法线夹角，不一定为入射角；r 为介质中光线与法线的夹角， 也不一定为折射角．
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【例1】 (多选)关于(guānyú)折射率，下列说法正确的是( ) A．根据ssiinn ri＝n 可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比 B．根据ssiinn ri＝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，介质的折射率与光在该介质中的光速成 反比 D．同一频率的光由真空进入某种介质时，折射率与光在介 质中的波长成反比