高中物理第4章光的折射 3 光的全反射教师用书教科版选修34

合集下载

【课堂新坐标】(教师用书)高中物理第4章光的折射与全反射教案鲁科版选修3-4

折射与全反射教案鲁科版选修3-4(教师用书独具)●课标要求●课标解读1．理解光的折射定律，并能用其解释和计算有关问题．2．理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系．3．会依据光的反射定律和折射定律作出光路图．4．会测定介质的折射率．●教学地位本节内容是建立在初中基础上的．光的折射是重要的光学现象，同时又是解决日常生活中许多光现象的基础．光的折射现象学生比较熟悉，通过对现象的分析，培养学生密切联系实际，运用科学知识解释一些自然现象的能力，更重要的是利用已有的初中知识的基础上，探究折射定律的定量关系的方法．(教师用书独具)●新课导入建议视频播放光的折射，让一束光线从空气中斜射入玻璃中，引导学生回答观察到的现象—光的折射．深化几个问题①折射光线，入射光线和法线三者之间有什么关系？②折射角和入射角的大小关系③随着入射角的变化，折射角如何变化？在折射现象中，折射角和入射角有什么定量关系？●教学流程设计课前预习安排：⇒1.看教材2.填写【课前自主导学】（同学之间可进行讨论）步骤1：导入新课，本节教学地位分析⇒步骤2：老师提问，检查预习效果（可多提问几个学生）⇒步骤3：师生互动完成“探究1”(除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路)⇓步骤7：师生互动完成“探究3”（方式同完成“探究1”相同）⇐步骤6：师生互动完成“探究2”（方式同完成“探究1”相同）⇐步骤5：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评⇐步骤4：教师通过例题讲解总结规律⇓步骤8：完成“探究4”（重在讲解规律方法技巧）⇒步骤9：指导学生完成当堂双基达标，验证学习情况⇒步骤10：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】1.基本知识 (1)光的折射光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会改变，这种现象叫做光的折射． (2)入射角与折射角的定性关系入射角：入射光线与法线间的夹角，一般用i 表示．折射角：折射光线与法线间的夹角，一般用r 表示．实验表明：当入射角变化时折射角随着改变． (3)斯涅耳定律(折射定律)入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数．即sin isin r ＝n.(4)光路可逆性在光的反射现象和折射现象中，光路都是可逆的． 2．思考判断(1)入射角变化，折射角也随之变化，但入射角一定大于折射角．(×) (2)光线射到界面时，光线一定发生偏折．(×)(3)光在同一种均匀介质中传播时，也可以发生折射现象．(×) 3．探究交流光线射到界面时，传播方向一定变化吗？传播速度呢？【提示】光从一种介质进入另一种介质时，传播方向不一定变化，如垂直界面入射时光的传播方向就不变，但传播速度发生变化．1.基本知识 (1)定义光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i 的正弦与折射角r 的正弦之比．用n 表示． (2)定义式 n ＝sin i sin r． (3)折射率与光速的关系光在不同介质中的传播速度不同，且都小于光在真空中的传播速度；某种介质的折射率，等于光在真空中的速度与光在这种介质中的速度之比，即n ＝c/v ．2．思考判断(1)折射角越大，光偏离原来传播方向的程度越大．(×) (2)任何介质的折射率都大于1.(√) 3．探究交流折射率大的介质，其密度一定大吗？【提示】折射率反映光在介质中的偏折程度，与介质的密度没有直接关系，密度大，折射率未必大．1.基本知识(1)在测量介质的折射率的实验中，作出的光路图如图4－1－1所示．图4－1－1图中AO为入射光线，OE为折射光线，NN′为法线，i是入射角，r是折射角，玻璃折射率的表达式n＝sin_i/sin_r．(2)为减小实验误差，需多测几组数据，分别求出每一次的折射率，最后求出它们的平均值．(3)对折射现象的解释①水中的物体看起来比实际的要浅，这是因为水的折射率大于空气的折射率，光从水中射入空气时，折射角大于入射角．②一束白光射入三棱镜时会发生色散现象，这是因为不同颜色的光在同一介质中的传播速度不同，折射率不同，其中红光的传播速度最大，折射率最小，经三棱镜后偏折程度最小，紫光的传播速度最小，折射率最大，经三棱镜后偏折程度最大．平常我们所说的某介质的折射率是指七种色光的平均折射率．2．思考判断(1)在实验中，可以用玻璃砖当尺子画玻璃砖的两边．(×)(2)实验时，入射角的大小不影响测量结果．(×)(3)重复实验时，应改变入射角．(√)3．探究交流如图4－1－2所示，放在杯底的硬币，当向杯中注水后，看上去好像硬币与杯底一起升高了，你能说出其中的道理吗？图4－1－2【提示】这是由于物体M上一点发出的两条光线MA、MB分别在水面发生了折射，两条折射光线的反向延长线相交在M′点．所以，眼睛所看到的是物体的虚像，它离水面的距离比真实物体离水面的距离更近一些．【问题导思】1．光的折射遵循什么规律？2．折射率的物理意义是什么？如何求解？ 1．对定律内容的解读(1)“同面内”：“折射光线与入射光线、法线在同一平面内”，这句话大体上说明了三线的空间位置：折射光线在入射光线与法线决定的平面内，即三线共面．(2)“线两侧”：“折射光线与入射光线分居在法线两侧”，这句话把折射光线的位置又作了进一步的确定，使得折射光线的“自由度”越来越小．(i ＞0)(3)“正比律”：“入射角的正弦与折射角的正弦成正比”，即sin isin r ＝n ，折射角r 随入射角i 的变化而变化，入射角i 的正弦与折射角r 的正弦之比是定值．当入射光线的位置、方向确定下来时，折射光线的位置、方向就确定了．因此，光的折射定律是光从一种介质射入另一种介质中时，在传播过程中遵循的必然规律．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．折射光路是可逆的在光的折射现象中，光路是可逆的，即让光线逆着原折射光线射到界面上，光线就逆着原来的入射光线发生折射．4．对折射律的理解(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，但入射角与折射角的正弦值的比值是一个常数．(2)折射率大小不仅反映了介质的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小．不同介质具有不同的折射率，说明折射率反映了该介质的光学特性．(3)介质的折射率n 跟光在其中的传播速度v 有关，即n ＝cv .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.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)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．1．折射率的定义式中i 为真空中光线与法线的夹角，不一定是入射角；r 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．一个圆柱形筒，直径12 cm ，高16 cm.人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9 cm ，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低点．求(1)此液体的折射率； (2)光在此液体中的传播速度．【审题指导】求折射率关键在于入射角与折射角的确定，还要注意条件是：光从空气或真空射向某种介质．【解析】题中的“恰能看到”，表明人眼看到的是筒侧最低点发出的光线经界面折射后进入人眼的边界光线．由此可作出符合题意的光路图．在作图或分析计算时还可以由光路可逆原理，认为“由人眼发出的光线”折射后恰好到达筒侧最低点．根据题中的条件作出光路图如图所示．则d ＝12 cm ，H ＝16 cm ，h ＝9 cm. (1)由图可知：sin r ＝dd 2＋H 2，sin i ＝dd 2＋h 2.折射率：n ＝sin i sin r ＝d 2＋H 2d 2＋h 2＝122＋162122＋92＝43. (2)传播速度：v ＝c n ＝3.0×10843 m/s＝2.25×108m/s.【答案】 (1)43(2)2.25×108m/s本题中知道人眼看到的是边界光线，知道人眼顺着折射光线的反向延长线看去，认为筒深为9 cm ，是正确作出光路图的依据．总之，审清题意画出光路图，还可应用光路的可逆原理画出光路图，这是分析折射问题的关键．1．(2013·重庆高考)利用半圆柱形玻璃，可减小激光光束的发散程度．在图4－1－3所示的光路中，A 为激光的出射点，O 为半圆柱形玻璃横截面的圆心，AO过半圆顶点．若某条从A 点发出的与AO 成α角的光线，以入射角i 入射到半圆弧上，出射光线平行于AO ，求此玻璃的折射率．图4－1－3【解析】由几何关系知折射角r ＝i －a ，由折射定律得n ＝sin i sin （i －a ）.【答案】折射率n ＝sin isin （i －a ）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.2．实验器材玻璃砖、白纸三张、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、刻度尺、铅笔． 3．实验步骤(1)如下图4－1－4所示，将白纸用图钉钉在平木板上；图4－1－4(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P 1、P 2，透过玻璃砖观察大头针P 1、P 2的像，调整视线方向直到P 2的像挡住P 1的像．再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3及P 1、P 2的像，记下P 3、P 4的位置；(5)移去大头针和玻璃砖，过P 3、P 4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i ＝∠AON，折射角r ＝∠O′ON′，用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中；(7)用上述方法分别求出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中．4．数据处理方法一：平均值法求出在几次实验中所测sin i sin r的平均值，即为玻璃砖的折射率．图4－1－5方法二：图象法在几次改变入射角、对应的入射角和折射角正弦值的基础上，以sin i 值为横坐标、以sin r 值为纵坐标，建立直角坐标系，如图4－1－5所示．描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线．求解图线斜率k ，则k ＝sin r sin i ＝1n ，故玻璃砖折射率n ＝1k.图4－1－6方法三：作图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OE(或OE 的延长线)交于D 点，过C 、D 两点分别向N′N 作垂线，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长，如图4－1－6所示．由于sin i ＝CC ′CO ，sin r ＝DD ′DO ，而CO ＝DO ，所以折射率n 1＝sin i sin r ＝CC′DD′.5．注意事项(1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P 1和P 2之间，P 2与O 点之间，P 3与P 4之间，P 3与E 之间距离要稍大一些．(2)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．如图4－1－7所示，关于“测定玻璃的折射率”的实验，回答以下问题．图4－1－7(1)请证明图中的入射光线和射出玻璃砖的光线是平行的．(2)为减小实验误差，入射角大一些好还是小一些好？【审题指导】利用平面几何的知识，结合题意画出光路图．由折射率公式不难求证．【解析】 (1)如右图所示，证明：n ＝sin i 1sin r 1＝sin r 2sin i 2而r 1＝i 2 所以i 1＝r 2，所以入射光线平行于出射光线．(2)大一些好．这样测量的误差会小些，可以减小实验误差．【答案】见解析通过本题，我们可以看到玻璃砖的以下特点：不改变入射光线的性质和方向，只使光线向偏折方向平行侧移；平行光照射到平行玻璃砖上，出射光线的宽度等于入射光线的宽度，而玻璃砖中折射光线的宽度随入射角增加而增大．图4－1－82．学校开展研究性学习，某研究性学习小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图4－1－8所示．在一个圆形木盘上过其圆心O 作两条相互垂直的直径BC 、EF ，在半径OA 上垂直圆盘面插下两枚大头针P 1、P 2并保持P 1、P 2的位置不变，每次测量时，让圆盘的BFC 部分竖直浸入液体中，而且总使得液面与直径BC 相平，EF 为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P 1、P 2的像，并在圆周上插上大头针P 3，使P 3正好挡住P 1、P 2.同学们通过计算，预先在周围EC 部分刻好了折射率的值．这样只要根据P 所插的位置，就可直接读出液体折射率的值．则：(1)若∠AOF＝30°，OP 3与OC 的夹角为30°，则P 3处所对应的折射率的值为________．(2)图中P 3、P 4两位置哪一处所对应的折射率值大？_________________．(3)作AO 的延长线交圆周于K ，K 处所对应的折射率的值应为__________．【解析】 (1)此时OP 3与OE 之间的夹角为入射角，i ＝60°，r ＝30°，则n ＝sin i sin r＝sin 60°sin 30°＝ 3. (2)P 4对应的入射角大，折射角相同，所以对应的折射率大．(3)当在K 位置时，入射角与折射角相等，所以折射率等于1.【答案】 (1) 3 (2)P 4 (3)1【问题导思】1．光的色散能说明什么问题？2．色散后形成的彩色光带有何规律？1．光的色散现象说明白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光组成的．图4－1－92．我们把射出棱镜的光线与入射光线方向的夹角叫通过棱镜的偏向角，如图4－1－9所示．实验表明，白光色散时，红光的偏向角最小，紫光的偏向角最大．这说明玻璃对不同色光的折射率是不同的，紫光的最大，红光的最小．3．由于介质中的光速v ＝c n，故在同种介质中折射率大的光速小，各种色光在介质中的光速依次为v 紫＜v 蓝＜…＜v 橙＜v 红，即红光的速度最大，紫光的速度最小．4．白光经过三棱镜后，在光屏上呈现七色光带；若从棱镜的顶角向底边看，由红到紫依次排列，紫光最靠近底边，光的色散实质上是光的折射现象．色散现象的本质是同一种介质对不同颜色光的折射率不同，各种色光以相同的入射角射入介质时，折射角不同，折射方向不同，各种色光就分散开来，形成彩色光带．(2011·安徽高考)实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n 随着波长λ的变化符合科西经验公式：n ＝A ＋B λ2＋C λ4，其中A 、B 、C 是正的常量．太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图4－1－10所示．则( )图4－1－10A ．屏上c 处是紫光B ．屏上d 处是红光C ．屏上b 处是紫光D ．屏上a 处是红光【审题指导】不同色光在同种介质中的折射率不同，红光的偏折最小，紫光的偏折最大．【解析】白色光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏上由上至下依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫．屏上a 处为红光，d 处是紫光，D 正确．【答案】 D复色光通过三棱镜发生色散的规律如图所示，复色光经过棱镜折射后分散开来，是因为复色光中包含多种颜色的光，同一种介质对不同色光的折射率不同．1．折射率越大，偏折角也越大，经棱镜折射后，越靠近棱镜的底部．2．折射率大的，在介质中传播速度小，复色光经三棱镜折射后，靠近顶端的色光的传播速度大，靠近棱镜底端的色光的传播速度小．3．(2013·福建高考)一束由红、紫两色光组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜．下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是( )【解析】解答本题首先要搞清楚七种色光在同一介质中折射率的大小关系，其次还要明确三棱镜有使光线向底边偏折的作用．在玻璃中，有n红<n紫，所以在玻璃中，红光的折射角大于紫光的折射角，故选项A、C错误；三棱镜有使光线向底边偏折的作用，折射率越大的光，越偏向底边，故选项B正确，选项D错误．【答案】 B图4－1－11(2013·德州高二检测)如图4－1－11所示，一个横截面为直角三角形的三棱镜，∠A＝30°，∠C＝90°.三棱镜材料的折射率是n＝ 3.一条与BC面成θ＝30°角的光线斜射向BC面，经AC面第一次反射后从AB面射出．求：(1)光在三棱镜中的传播速度；(2)光经AC面第一次反射后，反射光线与AC面的夹角．【审题指导】解答此类问题应掌握以下三点：(1)准确作出光路图．(2)找出入射角和折射角．(3)代入折射定律公式计算．【规范解答】 (1)由n ＝c v 得v ＝c n ＝3×1083m/s ＝3×108 m/s. (2)作光路图如图所示，在BC 界面上由折射定律：n ＝sin （90°－θ）sin r，解得r ＝30°. 由几何关系可得，反射光线与AC 面的夹角为α＝r ＝30°.【答案】 3×108 m/s 30°利用光路图解决光的折射问题的方法1．根据题意画出正确的光路图．首先要找到入射的界面，同时准确地作出法线，再根据折射定律和入射光线画出折射光线，找到入射角和折射角，要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角．2．利用几何关系确定光路图中的边、角关系，与折射定律n ＝sin i sin r中的各量准确对应．比如一定要确定出哪个角在分子上，哪个角在分母上．3．利用折射定律n ＝sin i sin r 、折射率与光速的关系n ＝c v列方程，结合数学三角函数的关系进行运算．【备课资源】(教师用书独具)当光由真空进入空气中时，传播方向只有微小的变化，因为空气的折射率是很小的，而且空气越稀薄，越接近真空，它的折射率就越小，虽然如此，有时仍然不能不考虑空气的折射效应．教4－1－1图教4－1－1所示画的是来自一个遥远天体的光穿过地球大气层时被折射的情景，覆盖着地球表面的大气，越接近地表越稠密，折射率也就越大，在这种密度分布不均匀的介质里，光并不是直线传播的．我们可以粗略地认为地球表面上的空气是由许许多多水平的气层组成的，每一层的密度都不相同．星光从一个气层进入下一个气层时要折向法线方向．结果，我们看到的这颗星星的位置，总比它的实际位置要高一些，这种效应越是接近地平线就越明显，我们看到的靠近地平线的星星位置，要比它的实际位置高37′，在天文观测中，这种效应是必须考虑的．太阳光也跟星光一样，在大气中要发生折射，有趣的是太阳直径对眼睛的张角约32′，比37′略小一些，因此，当我们看到太阳从地平线上刚刚升起时，看到的是它完全处在地平线的下方时发出的光，只是由于空气的折射，我们才看到它完全处于地平线的上方．前人对光折射的研究图教4－1－2古希腊人最早对光现象进行数学处理，欧几里得在他的《光学》里总结了到他那时为止已有的关于光现象的知识和猜测．那时的人们已经知道，在眼睛和被观察物体之间行进的光线是直线；当光线从一个平面反射时，入射角和反射角相等．在这个时期，折射现象虽已为人所知，但还属于经验上的讨论．古希腊科学典籍中关于光折射的实验记载寥寥无几，最早的应该是公元2世纪托勒密所做的光的折射实验．他在一个圆盘上装两把能绕盘心旋转的尺子，将圆盘的一半浸入水中，让光线由空气射入水中，就得到它在水中的折射光线，转动两把尺子，使它们分别与入射光线和折射光线重合．然后取出圆盘，按尺子的位置刻下入射角和折射角．托勒密测出的一系列数据是非常精确的，他大致假定了光的入射角和折射角之间有一直接的比例关系．托勒密依靠经验发现了折射的规律，但却没有由此得出精确的折射定律．1609年，伽利略制成了望远镜，并利用它进行了很多科学观测。

高中物理第4章光的折射1光的折射定律教师用书教科版选修34

1．光的折射定律学习目标知识脉络1.经历实验研究过程，理解光的折射定律． ( 要点 )2.知道折射率的意义，知道折射率与光速的关系．(要点 )3.能依据折射定律解说一些自然现象 .4.能应用折射定律剖析视深问题． ( 要点、难点 )光的反射和光的折射定律[先填空 ]1．光的反射和折射现象(1)光的反射当光射到两种介质的分界面时，一部分光仍回到本来的介质里持续流传的现象．(2)光的折射光芒从一种介质照耀到两种介质的分界面时，一部分光进入另一种介质持续流传的现象．2．光的折射定律入射光芒、折射光芒和法线在同一平面内，入射光芒与折射光芒分居法线双侧，入射角的正弦与折射角的正弦之比为一常数．[再判断 ]1．反射定律是确立反射光芒地点的规律．( √)2．不是全部的反射现象都按照反射定律．( ×)3．发生漫反射时，反射角不等于入射角．( ×)4．一束光从空气进入水中时流传方向必定改变．( ×)[后思虑 ]1．人站在平面镜前方会看到自己的像．平面镜成像的特色是什么？【提示】平面镜成的像是虚像，像和物等大，像和物到镜面的距离相等．2．入射角、折射角哪一个较大？【提示】没有前提条件，没法确立．1．折射定律的表达式sin i sin i入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．即sin r＝常数．如图 4-1-1所示．也能够用sin r＝n 的数学公式表达，n 为比率常数．这就是光的折射定律．图 4-1-12．对定律的理解(1)“同面内”：“折射光芒与入射光芒、法线在同一平面内”，这句话大概上说了然三线的空间地点：折射光芒在入射光芒与法线决定的平面内，即三线共面．(2)“线两旁”：“折射光芒与入射光芒分居在法线双侧”，这句话把折射光芒的地点又作了进一步确实定，使得折射光芒的“自由度”愈来愈小．( i >0)sin i(3) “正比律”：“入射角的正弦与折射角的正弦成正比”，即sin r＝ n，折射角 r 随入射角 i 的变化而变化，入射角 i 的正弦与折射角 r 的正弦之比是定值，当入射光芒的地点、方向确立下来时，折射光芒的地点、方向就唯一确立了．所以，光的折射定律是光从一种介质射向另一种介质中时，在流传过程中按照的必定规律．3．光芒偏折的方向假如光芒从折射率 ( n1) 小的介质射向折射率 ( n2) 大的介质，折射光芒向法线偏折，入射角大于折射角，而且跟着入射角的增大 ( 减小 ) 折射角也会增大 ( 减小 ) ；假如光芒从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光芒偏离法线，入射角小于折射角，而且跟着入射角的增大( 减小 )折射角也会增大 ( 减小 ) ．如图 4-1-2 所示．即光芒的偏折状况与介质的性质相关．图 4-1-24．折射光路是可逆的假如让光芒逆着本来的折射光芒射到界面上，光芒就会逆着本来的入射光芒发生折射，sin i1定律中的公式就变成sin r ＝n，式中i、r分别为此时的入射角和折射角．1．对于光的反射与折射，以下说法正确的选项是()A．光发生反射时，光的流传方向不必定改变B．光发生反射时，光的流传方向可能偏转90°C．光发生反射时，光的流传方向必定改变D．光发生折射时，必定陪伴着反射现象E．光发生反射时，必定陪伴着折射现象【分析】发生反射时，光的流传方向必定发生改变，且能够改变90°， A 错， B、 C 对；发生折射时，必定陪伴着反射现象，但有反射现象，不必定有折射现象，D对， E 错．【答案】BCD2．如图 4-1-3 所示，落山的太阳看上去正幸亏地平线上，但实质上太阳已处于地平线以下，察看者的视觉偏差大小取决于当地大气的状况．造成这类现象的原由是什么？图 4-1-3【分析】太阳光芒进入大气层发生折射，使流传方向改变，令人感觉太阳的地点比实质地点偏高．【答案】光的折射折射问题的四点注意1．依据题意画出正确的光路图；2．利用几何关系确立光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角确实定；3．利用反射定律、折射定律求解；4．注意光路可逆性、对称性的应用．介质的折射率[先填空 ]1．定义：在物理学中，把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i 的正弦与折射角 r 的正弦的比值，叫做这类介质的折射率．sin i2．公式：n＝sin r .3．理论和实验的研究都证明：某种介质的折射率n，等于光在真空中的流传速度c( c＝3×10 8 m/s) 与光在这类介质中的流传速度v 之比，即 n＝c . v4．光在不一样介质中的速度是不一样的，这正是光发生折射的原由．光在真空中的流传速度 c 大于光在其余任何介质中的流传速度v，所以任何介质的折射率都大于 1.[再判断 ]1．当光从空气垂直射入水中时，水的折射率为0.( ×)2．光的折射率随入射角增大而增大．( ×)3．介质的折射率越大，光在这类介质中的流传速度越小．( √)4．折射率大的介质，密度不必定大．( √)[后思虑 ]1．能否能够由折射率的定义式n＝sinθ1θ1的正弦成正sin得出介质的折射率与入射角θ2比，与折射角θ 2的正弦成反比？【提示】不能够．折射率 n 由介质的性质和光的颜色决定，与入射角θ1和折射角θ2没关．2．光在折射率大的介质中流传速度越大仍是越小？c【提示】由 v＝n知， n 越大， v 越小．1．介质折射率的理解(1) 光从真空射入某种介质时，入射角、折射角以及它们的正弦值是能够改变的，可是，正弦值之比是个常数．该常数即介质的折射率，也叫绝对折射率，它的大小由介质自己及入射光的频次决定，与入射角、折射角的大小没关．“折射率与sin i ( i 为入射角)成正比，跟 sin r ( r 为反射角)成反比”的说法和“折射率n 跟光速 v 成反比”的说法是错误的．(2)同种介质入射角的正弦跟折射角的正弦之比是一个常数，不一样介质的常数不一样，说明常数反应着该介质的光学特征．(3)因为空气折射率和真空折射率特别靠近约等于1，所以当光芒从空气射入介质时，sin i介质折射率的定义式n＝sin r 也合用．c(4)由 n＝v知，某色光在折射率较大的介质中光速较小．2．解说折射现象(1)应用折射定律解说视深问题视深问题是折射定律的应用．视深是人眼看破明物质内部某物点时像点离界面的距离．在中学阶段，一般都是沿着界面的法线方向去察看．在计算时，因为入射角很小，折射角也很小，故有： sin θ1/sin θ2≈tan θ1/tan θ2.如图 4-1-4所示，一物点 S位于折射率为n 的介质中 H深处，因为一般瞳孔线度为 2 mm～a a sin i3 mm，所以i和r角都很小，则 sin i≈tan i ＝h，sin r ≈tan r ＝H，由折射定律知n＝sin rH H＝h，所以视深h＝n.图 4-1-4假如从折射率为n 的介质中，察看正上方距液面高为H的物体，同理可得h′＝ nH( h′为视高 )．利用视深、视高公式，不单能够简捷地测定介质折射率，也能够方便地剖析和解决与视深、视高相关的问题．(2)折射时的色散现象一束白光经过棱镜折射后发生色散，在光屏上形成一条彩色光带，如图4-1-5所示，即为折射中的色散光谱．光谱中红光在最上端，紫光在最下端，这表示各样色光经过棱镜后的偏折程度不一样：红光偏折程度最小，偏折角最小；紫光偏折程度最大，偏折角最大．图 4-1-5(3)光的色散现象表示的问题①同一介质对不一样色光的折射率不一样，对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大．c②由 n＝v可知，各样色光在同一介质中的光速不一样，红光速度最大，紫光速度最小．c③同一频次的色光在不一样介质中流传时，频次不变，光速改变 ( v＝n＝λν ) ，波长亦随之改变．3. 一束光从某种介质射入空气中时，入射角 θ 1＝30°，折射角 θ2 ＝60°，折射光路如图 4-1-6 所示，则以下说法正确的选项是 ( )A ．此介质折射率为图 4-1-63 3B ．此介质折射率为3C ．光在介质中速度比在空气中小D ．光在介质中速度比在空气中大E ．当入射角增大时，折射角也增大，但折射率不变【分析】由折射定律 n ＝ sinθ ＝ 3 ，A 错误， B 正确；又由 n ＝c知光在介质中速2sinθ1v度比在空气中小， C 正确， D 错误．依据折射率的物理意义知，E 正确．【答案】BCE4．一束光芒从空气射向折射率为的玻璃内，入射角为 45°，画出反射和折射的光路表示图．【分析】光在两介质的界面上往常同时发生反射和折射；由反射定律知反射角为45°，依据折射定律n ＝sin θ1 sin 得 θ1＞ θ 2.θ2【答案】1．折射率的定义式中i 为真空 ( 空气 ) 中的光芒与法线的夹角，不必定是入射角； r 为介质中的光芒与法线的夹角，也不必定是折射角．2．介质的折射率与介质的密度没有必定的联系．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．。

高中物理第四章3光的全反射课件教科选修34教科高中选修34物理课件

反射,即有 sin 90°=
2 -1, 解得 = 2.
以上是光从纤维射向真空时得到的折射率.由于光导纤维包有外
套,外套的折射率比真空的折射率大,因此折射率要比 2 大一些.
第十三页，共二十五页。
【例题1】如图所示,ABCD是两面平行的透明玻璃砖,AB面和CD面平行,它
们分别是玻璃和空气的界面,设为界面Ⅰ和界面Ⅱ,光线从界面Ⅰ射入玻璃
2
3
4
)
1
sin
B.此单色光在该介质中的传播速度等于(děngyú)c·sin C(c是光在真空中的传播
速度)
C.此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sin C倍
D.此单色光在该介质中的频率是在真空中的
1
1

sin
解析:由临界角的计算式 sin C= , 得n=
1

1
sin
倍
, 选项A 正确;将 n=
的密度比水小,但酒精和水相比酒精是光密介质.
(4)光疏介质和光密介质的比较:
光疏介质
光密介质
光的速度
折射率
大
小
小
大
第六页，共二十五页。
探究
(tànjiū)
一
探究
(tànjiū)
二
探究
(tànjiū)
三
对光的全反射的深入理解
(1)全反射是光的折射的特殊现象,全反射现象还可以从能量变化角度
加以理解.当光线从光密介质射入光疏介质,在入射角逐渐增大的过程中,反
中有许多地方都用到了这一原理,例如自行车尾灯(图丙).在光学仪器里,常
用全反射棱镜来代替平面镜,改变光的传播方向.图丁是全反射棱镜应用在

高中物理专题3光的折射全反射学案教科版选修3-4(2021年整理)

2017-2018学年高中物理专题3 光的折射全反射学案教科版选修3-4 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2017-2018学年高中物理专题3 光的折射全反射学案教科版选修3-4）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为2017-2018学年高中物理专题3 光的折射全反射学案教科版选修3-4的全部内容。

专题3 光的折射全反射一、对光的折射定律和折射率的理解和应用1．由光的折射定律n＝错误!可知：入射角为0°时，折射角也为0°；入射角增大时，折射角也随着增大．2．折射中光路是可逆的．3．折射率是描述介质折光本领的物理量,介质折射率越大，说明其改变光传播方向的能力越强．4．各种介质的折射率一般是不同的．两种介质相比较：n小的介质称为光疏介质，n大的介质称为光密介质（注:必须是两种介质相互比较而言)．5．某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中传播速度v之比，即n＝错误!(决定式）．6．空气对光的传播影响很小，可以作为真空处理．[复习过关]1．光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直．(真空中的光速c＝3。

0×108 m/s）(1）画出折射光路图；(2）求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度;(3)当入射角变为45°时,折射角等于多大？(4）当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？解析（1）光路图如图所示，其中AO为入射光线，OB为折射光线.(2)由题意，n＝错误!又θ1＝60°，θ1＋θ2＝90°,得n＝错误!。

2020-2021学年高中物理第四章光的折射 3 光的全反射教案教科版选修3-4

课题名称：《光的全反射》模块教科版选修3—4设计思想本节课的要求是“通过观察探究，理解全反射和临界角的概念，能用全反射条件判断是否能发生全反射，知道光纤及其应用。

”其中全反射的条件是重点和难点。

本节课通过生活实例引出课题，以学生亲自进行实验探究突破重难点，教师引导学生通过观察、实验、分析、总结出光的全反射的现象和条件，通过演示实验及图片介绍光导纤维\全反射棱镜及其应用，利用全反射解释生活中的奇妙现象。

指导思想与理论依据光是自然界一种普遍而重要的存在，广泛的涉及物理学的各个领域，并且与生活有着密切联系，是学生学习物理的重要内容之一。

反射定律和折射定律是光的全反射这一节内容的基础。

为了突出重点，突破难点，同时为了提高学生全面素质，培养学生的能力，激发学生的学习兴趣，使学生深刻认识全反射的现象及条件，通过生活实例和小实验引出课题；为了提高实验的可视性，使学生更好的理解全反射的现象及发生条件，本节课为学生设置分组实验，准备高强度激光笔，让学生通过亲自实验，观察光线的传播规律来突破重难点，教师引导学生通过观察、实验、分析、总结出全反射的现象和发生条件，为让学生体会物理是有用的，介绍光纤技术对经济社会生活的重大影响，利用全反射解释生活中的奇妙现象。

教学背景分析1.教材内容分析《光的全反射》这一节内容在光的反射、光的折射内容之后，是反射和折射的交汇点，对学生学习而言也是难点。

研究全反射现象，是对反射和折射知识的巩固与深化，全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关，所以，学习这部分知识有着重要的现实意义。

环节一：引入新课水流导光观察光带来的奇妙现象实验激发学生求知欲，引起学生兴趣。

环节二：全反射现象及条件探究：全反射现象及条件介绍仪器，并强调激光伤眼实验探究：让光沿着半圆柱体玻璃砖的半径射到它的平直的面上,使入射角从0度开始增大，观察反射角和折射角大小的变化、反射光线和折射光线强弱的变化.明确：全反射现象观察仪器动手操作、合作交流总结实验现象：光从玻璃射向空气，当入射角逐渐增大时，反射角和折射角也逐渐增大；同时折射光线减弱，反射光线增强；当入射角增大到某个值时，折射光线突然消失，只剩下反射光线。

教科版高中物理选修3-4课件 4 光的全反射课件3

【例2】光导纤维的结构如图4－3－1所示，其内芯和外套材
料不同，光在内芯中传播，以下关于光导纤维的说法正确的
是
()
图4－3－1
ห้องสมุดไป่ตู้
课堂讲义
A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 C．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射 D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用
预习导学
二、全反射条件 1．全反射的条件
(1)光需从光密介质射至光疏介质的界面上． (2)入射角必须等于或大于临界角． 2．临界角 (1)定义：光从某种介质射向真空或空气时使折射角变为90° 时的入射角，称作这种介质的临界角．
1 (2)临界角C与折射率n的关系：sin C＝ n .
率，当光从有机玻璃棒的一端射入时，可以沿着有机玻璃棒的表面发生多次全反射，从另一端射出． 2．光导纤维的构造：由两种折射率不同的玻璃制成，分内、外两层，内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率大．当光从一端进入光纤时，将会在两层玻璃的界面上发生全反射． 3．光纤通讯的优点是容量大，衰减小，抗干扰能力强、传播速率高.
1 2
，得C＝45°＜θ1＝60°，故在两介质的界面上会发生全反射，
只有反射光线，没有折射光线，故选项D正确．
答案 D
课堂讲义
二、光导纤维 1．原理：内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界
面上发生全反射． 2．优点：容量大，衰减小，抗干扰性强等． 3．应用：光纤通讯；医学上的内窥镜．
课堂讲义
图4－3－2
课堂讲义

2024-2025学年高中物理第四章光的折射1光的折射定律教案1教科版选修3-4

2.通过具体案例分析，使学生能够将理论知识与实际应用相结合，提高了学生的应用能力。
3.小组讨论和课堂展示环节，培养了学生的合作能力和表达能力，增强了课堂的互动性。
（二）存在主要问题
1.在课堂讨论中，部分学生表现出较强的依赖性，缺乏独立思考和解决问题的能力。
2.在实验操作中，部分学生对实验设备的操作不够熟练，影响了实验结果的准确性。
2.辅助材料：收集光的折射现象的相关图片、图表和视频，以便在课堂上进行展示和讲解，帮助学生更好地理解光的折射定律。
3.实验器材：准备实验所需的玻璃棒、水、三棱镜等器材，并确保其完整性和安全性，以便学生进行实验操作和观察。
4.教室布置：将教室布置成实验操作区和讨论区，以便学生在实验和小组讨论时能够有合适的环境。
（2）引导学生观察生活中的光的折射现象，思考光的折射定律在其中的应用。
（3）邀请光学实验设备的制作原理和操作方法的专家进行讲座，提供必要的指导和帮助。
（4）组织学生进行光的折射主题的研究项目，鼓励学生创新和实践，提高学生的研究能力。
反思改进措施
（一）教学特色创新
1.导入环节采用提问和展示相结合的方式，激发了学生的兴趣和思考能力。
3.学生可能遇到的困难和挑战：在学习光的折射定律时，学生可能会对光速变化、入射角和折射角之间的关系感到困惑。此外，进行实验时，学生可能对实验操作的精确性和数据处理的准确性存在困难。此外，将理论知识应用于实际问题解决中，也是学生面临的挑战之一。
教学资源准备
1.教材：确保每位学生都有《教科版选修3-4》教材，以便跟随教学进度进行学习。
过程：
将学生分成若干小组，每组选择一个与光的折射相关的主题进行深入讨论。
小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

高中物理 4.3 光的全反射课件教科版选修34

()
预习导学课堂讲义对点练习
课堂讲义
解析由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sin C＝n1＝
1 2
，得C＝45°＜θ1＝60°，故在两介质的界面上会发生全反射，
只有反射光线，没有折射光线，故选项D正确．
• 答案 D
预习导学课堂讲义对点练习
课堂讲义
• 二、光导纤维 • 1．原理：内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套
预习导学课堂讲义对点练习
课堂讲义
• 【例1】关于全反射，下列叙述中正确的是
()
•
A．发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱
•
B．光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现
象
•
C．光从光密介质射向光疏介质时，可能不发生全反射现
象
•
D．光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射现象
•
解析发生全反射时折射光线的能量为零，折射光线消
生
．
大
• 3．光纤通讯的优点是容量传播速率高.
，衰减，抗干扰能力强、全反射
大
小
预习导学课堂讲义对点练习
课堂讲义
• 一、对全反射的理解
• 1．对光疏介质和光密介质的理解
•
(1)光疏介质和光密介质是相对而言的，度比在光疏介质中传播速度
小．
• (3)光若从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角；反之，光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角．
图4－3－2
预习导学课堂讲义对点练习
课堂讲义
解析光路图如图，设第一次折射角为r，全反射临界角为C，
折射率为n，由折射定律有n＝
sin sin

高中物理第4章光第3节光的全反射现象教师用书粤教版选修3-4(2021年最新整理)

2018版高中物理第4章光第3节光的全反射现象教师用书粤教版选修3-4编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018版高中物理第4章光第3节光的全反射现象教师用书粤教版选修3-4）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为2018版高中物理第4章光第3节光的全反射现象教师用书粤教版选修3-4的全部内容。

第三节光的全反射现象1．（3分）光从空气射入水中,当入射角变化时，则（）A．反射角和折射角都发生变化B．反射角和折射角都不变C．反射角发生变化,折射角不变D．折射角变化，反射角始终不变【解析】根据反射定律和折射定律判断A对．【答案】A2．(3分）关于光的折射下列说法错误的是( ）A．折射光线一定在法线和入射光线所确定的平面内B．入射线和法线与折射线不一定在一个平面内C．入射角总大于折射角D．光线从空气斜射入玻璃时，入射角大于折射角【解析】根据折射定律,入射光线、折射光线和法线一定在同一平面内．B错．入射角不一定总大于折射角．C错．【答案】BC3．（4分）一小球掉入一水池中，小球所受重力恰与其所受阻力和浮力的合力相等，使小球匀速下落,若从水面到池底深h＝1。

5 m,小球3 s到达水底，那么，在下落处正上方观察时（)A．小球的位移等于1.5 mB．小球的位移小于1。

5 mC．小球的运动速度小于0。

5 m/sD．小球的运动速度仍等于0。

5 m/s【解析】由于沿竖直方向看水中物体时，“视深”是实际深度的错误!倍，所以在上面的人看来，物体向下运动的位移h′＝错误!，由于n〉1，所以h′〈h＝1.5 m,B项正确，在上面的人看来，小球的运动速度v＝错误!<0。

高中物理第四章光的折射第3节光的全反射教案教科版选修3_4

第四章光的折射三、光的全反射教学目标1、理解光密介质、光疏介质的概念及全反射现象；掌握临界角的概念和全反射条件；了解全反射的应用。

2、用实验的方法，通过讨论、分析过程，用准确的语言归纳全反射现象；培养学生创新精神和实践能力。

3、启发学生积极思维，锻炼学生的语言表达能力。

4、培养学生学习物理的兴趣，进行科学态度、科学方法教育。

重点难点重点：临界角的概念及全反射条件难点：全反射现象的应用设计思想本节课的教学设计体现了新课程理念，以培养和发展能力为着眼点，以掌握物理研究方法和物理思维方法为依据。

本节主要知识内容是全反射现象和全反射条件。

灵活运用推理假设，实验验证，分析归纳，比较等方法教学，使学生在获得知识的同时，也获得了掌握这些知识的方法。

通过师生的双边活动，充分调动学生的积极性，使学生主动地和教师、教材、同学进行信息交流，形成了一种和谐、积极参与的教学气氛。

教学资源《光的全反射》多媒体课件教学设计【课堂引入】问题：将光亮铁球出示给学生看，在阳光下很刺眼，将光亮铁球夹在试管夹上，放在点燃蜡烛上熏黑，将试管夹和铁球置于烛焰的内焰进行熏制，一定要全部熏黑，再让学生观察．然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，现象发生了，放在水中的铁球变得比在阳光下更亮．好奇的学生误认为是水泡掉了铁球上黑色物，当老师把试管夹从水中取出时，发现熏黑的铁球依然如故，再将其再放入水中时，出现的现象和前述一样，学生大惑不解，让学生带着这个疑问开始学习新的知识——全反射现象。

【课堂学习】学习活动一：全反射现象问题1：什么是光密介质和光疏介质？不同折射率的介质相比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质。

举例说明光密介质和光疏介质是相对的。

问题2：什么是全反射现象？演示实验：激光束射向半玻璃砖，观察反射、折射现象。

设疑：如果入射角变大，反射光线和折射光线可能怎么变化呢？学生猜想：①反射光，折射光全部消失。

②反射光消失，只有折射光线。

2020-2021学年高中物理第四章光的折射 3 光的全反射教案1 教科版选修3-4

光的全反射【课程分析】《全反射》是高中物理选修3-4第四章《光》中的第三节的内容，本节知识以光的反射和光的折射为基础，是反射和折射的交汇点。

本节从光的折射入手，探讨了光发生全反射的条件以及相关应用。

全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关，所以，学习这部分知识有着重要的现实意义。

【学情分析】学生是教学过程中的主体，这个时期的学生学习了物理必修1、2和选修3-1、3-2的教材，已经逐步体会出教材的思想，但部分学生的抽象思维和空间想象能力还比较低，对物理现象和知识的理解、判断、分析、和推理常常表现出一定的主观、片面性，这就要求在教学过程中合理安排、指导和引导学生突出重点、突破难点，提高学生分析、归纳、及抽象思维能力。

教学重点：全反射现象教学难点：临界角的概念及全反射条件【设计思路】教学方法采用直观、感性的演示实验和多媒体视频辅助教学，将演示实验与多媒体的模拟分析有机结合起来。

课堂上，恰当的设疑，引导学生猜想，再通过演示和多媒体分析，最后得出结论。

学生既实现了从感性知识到理性知识的飞跃，又体会到了“设疑----猜想----实验----分析----结论----应用”的研究方法。

本节课的教学设计体现了“以学生为主体”的新课程理念，教学中以让学生能够掌握物理研究方法和物理思维方法为依据，在完成知识目标的同时，注重了过程与方法的情感、态度与价值观的养成，在教学中，通过师生互动、生生互动等探究活动，充分调动学生学习的主动性和积极性,形成了一种和谐、有效的课堂教学气氛，真正的体现学生的主体地位。

【教学目标】1、知识与技能1) 知道光疏介质和光密介质，认识光的全反射现象。

2) 理解光的全反射现象，掌握临界角的概念和发生全反射的条件，并能用来解释生活中的全反射现象。

3) 知道全反射棱镜及应用，初步了解光导纤维的工作原理，认识光纤技术对社会经济生活的重大影响。

2、过程与方法1）通过实验演示、讨论、分析过程，让学生掌握物理规律的探究过程，加深对物理规律的理解。

高中物理 第4章 光的折射 3 光的全反射教师用书 教科版选修34

【课堂新坐标】(教师用书)高中物理 第4章 光的折射与全反射教案 鲁科版选修3-4