人教版物理选修3-4第13章 第1节
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第十三章 光
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
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第十三章 光
由几何关系得 1.5tani＋3tani＝6
解得 tani＝43
sini＝45
P 点至树岸边的距离为 3tani＝4
sinr＝
4 42＋h2
物
把①②代入③
理
选
修
得 h＝5.3m
人 教
答案：5.3m
版
②
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第十三章 光
〔对点训练 1〕 (多选)(浙江省台州市 2018 届高三上学期期末)如图，一玻
物 理
化。
选
修
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第十三章 光
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
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第十三章 光
探究二 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？
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。
新课标导学
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选修3-4 ·人教版
第十三章
光
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第十三章 光
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第十三章 光
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第十三章 光
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第十三章 光
〔情 景 切 入〕 我们生活在一个充满光的世界。人类渴望光明，生物需要阳光，人类的感 觉器官接收到的信息中，有90%的是通过眼睛。现在光学已经成为物理学的重 要组成部分，在生活、生产和科学技术中有广泛的应用，光学是现代高科技领 域中最前沿的科学之一。
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第十三章 光
『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。( × )
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第十三章 光
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。
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衍射等，学习中尤其要注意借鉴机械波的学习方法，但又要注意光与机械波还
物 是有很大区别的，不要等同起来。本章采用多观察、多实验、多探究的方法能
理
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取得较好的学习效果。
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第十三章 光
第一节 光的反射和折射
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第十三章 光
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第十三章 光
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
物 理
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，注意法线与界面的区
物 理
别。
选
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第十三章 光
如图所示，一小孩站在宽 6m 的河边 ，在他正对面的岸边有一 距离河面高度为 3m 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
※※ ※※ ※※
掌握光的反射和折射定律 理解折射率的定义及其与光速的关系 能用光的折射定律解决相关问题
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第十三章 光
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1
课前预习
2
课内探究
3
素养提升
4
课堂达标
5
课时作业
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第十三章 光
课前预习
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性质共同决定，不随入射角、折射角的变化而变化。
选
修
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第十三章 光
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。
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第十三章 光
光的反射
1．概念
光线入射到两种介质的界面上时，光的传播方向发生改变，一部分光
__返__回__原__介__质_______的现象，叫做光的反射。
2．光的反射定律 (1)反射光线和入射光线在__同__一__平__面____内；
(2)反射光线和入射光线分居在__法__线__两__侧____；
正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。
2．定义式
n＝ssiinnθθ12
物
3．物理意义
理
选 修
是一个与介质有关的常数，反映介质__光__学__性__质____的物理量。
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第十三章 光
4．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。 5．特点 任何介质的折射率都__大__于__1_____。
物 理
(6)光从真空斜射入任何介质时，入射角均大于折射角。( √ )
选
修
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第十三章 光
『选一选』 下图是光由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气的光路图，O点 是半圆形玻璃砖的圆心，下列情况可能发生的是( D )
3-4 ·
解析：光线在圆心处发生反射和折射，故选项B、C错误；当光从空气进入
材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率
物
理 选
n＝－1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( B )
修
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第十三章 光
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物
解题指导：正确理解负折射率的含义，即折射光线与入射光线位于法线的
理
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同一侧；n＝－1又说明入射角等于折射角的绝对值。
璃柱体的横截面为半圆形。细的单色光束从空气射向柱体的 O 点(半圆的圆心)，
产生反射光束 1 和透射光束 2。已知玻璃折射率为 3，入射角为 45°。现保持入
射光不变，将半圆柱绕通过 O 点垂直于图面的轴线顺时针转过 15°，如图中虚线
所示，则( BC )
A．光束 1 转过 15°
B．光束 1 转过 30°
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
物 理
D．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比
选
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第十三章 光
〔知 识 导 航〕 本章讲的光可分为两部分即几何光学和物理光学。几何光学以光的直线传 播为基础，主要讨论了光的反射和折射现象中所遵循的基本规律——反射定律和 折射定律。物理光学研究光的本性，学习光的干涉、衍射、偏振、色散现象， 从波的角度认识光并讨论一些与光的本性有关的实例。 本章的重点是光的折射定律，全反射概念及各种光路图的作法。难点是双 缝干涉实验和全反射现象。
物 理
C．光束 2 转过的角度小于 15°
选
修
D．光束 2 转过的角度大于 15°
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第十三章 光
解析：转动前，光束 1(反射光线)与入射光线间的夹角为 A＝45°×2＝90°， 光束 2(折射光线)与入射光线间的夹角为 B＝45°＋(180°－24°)＝201°。转动后， 反射光线与入射光线的夹角 A′＝60°×2＝120°，根据折射定律sisnin6θ0°＝ 3，得 θ＝30°，则折射光线与入射光线间的夹角为 B′＝60°＋(180°－30°)＝210°，因此 ΔA＝A′－A＝30°，ΔB＝B′－B＝9°，故选 BC。
物
(3)反射角等于_入__射__角____。
理
选 修
百度文库3．光路的特点
人
在反射现象中，光路是___可__逆____的。
教
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第十三章 光
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。
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。
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第十三章 光
以往，已知材料的折射率都为正值(n>0)。现已有针对某些电磁
波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n<0)，称为负折射率材料。位于
空气中的这类材料，入射角 i 与折射角 r 依然满足ssiinnri＝n，但是折射线与入射线
位于法线的同一侧(此时折射角取负值)。现空气中有一上下表面平行的负折射率
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(2)表达式：ssiinnθθ12 ＝n12。
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第十三章 光
3．光路的特点 在光的折射现象中，光路是__可__逆_____的。
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第十三章 光
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
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第十三章 光
〔学 法 指 导〕
1．本章始终贯穿一个模型“光线”，引入光线，能形象地表示出光的传播
路径和方向，作出光路图可以把光问题转化为几何问题，便于研究。
2．本章主要通过光的现象说明光具有波动性，因此与前面机械波的知识联
系密切，是波动的进一步深化。
3．学习前可首先复习机械波在传播中的一些规律，如反射、折射、干涉、
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第十三章 光
解析：根据题中所给负折射材料的性质，入射光线和折射光线位于法线的同 一侧，由此可知，A、D 选项错误，根据折射定律ssiinnri＝n＝－1。所以同一侧的 入射角等于折射角，B 对 C 不正确。
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第十三章 光
〔对点训练 2〕 (多选)关于折射率，下列说法中正确的是( CD )
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第十三章 光
课内探究
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第十三章 光
探究一 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？
提示：光的折射
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1.5m，河水的折射率为43，试估算河水深度。
解题指导：根据题意，正确作出光路图，明
物
理 选
确入射角、反射角、折射角间的关系是解答此题
修
的关键。
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第十三章 光
解析：树顶反射和石头折射成像的光路图如图所示
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物 理 选 修
由图得 n＝ssiinnri
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①
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物
理 选
玻璃后，折射角小于入射角，当光从玻璃进入空气后，折射角大于入射角，故
修
A错误，D正确。
人
教
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第十三章 光
『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？
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第十三章 光
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。
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第十三章 光
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
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第十三章 光
由几何关系得 1.5tani＋3tani＝6
解得 tani＝43
sini＝45
P 点至树岸边的距离为 3tani＝4
sinr＝
4 42＋h2
物
把①②代入③
理
选
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得 h＝5.3m
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答案：5.3m
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〔对点训练 1〕 (多选)(浙江省台州市 2018 届高三上学期期末)如图，一玻
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化。
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第十三章 光
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
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第十三章 光
探究二 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？
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。
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第十三章
光
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第十三章 光
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第十三章 光
〔情 景 切 入〕 我们生活在一个充满光的世界。人类渴望光明，生物需要阳光，人类的感 觉器官接收到的信息中，有90%的是通过眼睛。现在光学已经成为物理学的重 要组成部分，在生活、生产和科学技术中有广泛的应用，光学是现代高科技领 域中最前沿的科学之一。
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第十三章 光
『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。( × )
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第十三章 光
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。
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衍射等，学习中尤其要注意借鉴机械波的学习方法，但又要注意光与机械波还
物 是有很大区别的，不要等同起来。本章采用多观察、多实验、多探究的方法能
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第一节 光的反射和折射
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第十三章 光
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
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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，注意法线与界面的区
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如图所示，一小孩站在宽 6m 的河边 ，在他正对面的岸边有一 距离河面高度为 3m 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
※※ ※※ ※※
掌握光的反射和折射定律 理解折射率的定义及其与光速的关系 能用光的折射定律解决相关问题
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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。
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第十三章 光
光的反射
1．概念
光线入射到两种介质的界面上时，光的传播方向发生改变，一部分光
__返__回__原__介__质_______的现象，叫做光的反射。
2．光的反射定律 (1)反射光线和入射光线在__同__一__平__面____内；
(2)反射光线和入射光线分居在__法__线__两__侧____；
正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。
2．定义式
n＝ssiinnθθ12
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3．物理意义
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是一个与介质有关的常数，反映介质__光__学__性__质____的物理量。
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4．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。 5．特点 任何介质的折射率都__大__于__1_____。
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(6)光从真空斜射入任何介质时，入射角均大于折射角。( √ )
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『选一选』 下图是光由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气的光路图，O点 是半圆形玻璃砖的圆心，下列情况可能发生的是( D )
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解析：光线在圆心处发生反射和折射，故选项B、C错误；当光从空气进入
材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率
物
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n＝－1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( B )
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物
解题指导：正确理解负折射率的含义，即折射光线与入射光线位于法线的
理
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同一侧；n＝－1又说明入射角等于折射角的绝对值。
璃柱体的横截面为半圆形。细的单色光束从空气射向柱体的 O 点(半圆的圆心)，
产生反射光束 1 和透射光束 2。已知玻璃折射率为 3，入射角为 45°。现保持入
射光不变，将半圆柱绕通过 O 点垂直于图面的轴线顺时针转过 15°，如图中虚线
所示，则( BC )
A．光束 1 转过 15°
B．光束 1 转过 30°
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
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D．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比
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第十三章 光
〔知 识 导 航〕 本章讲的光可分为两部分即几何光学和物理光学。几何光学以光的直线传 播为基础，主要讨论了光的反射和折射现象中所遵循的基本规律——反射定律和 折射定律。物理光学研究光的本性，学习光的干涉、衍射、偏振、色散现象， 从波的角度认识光并讨论一些与光的本性有关的实例。 本章的重点是光的折射定律，全反射概念及各种光路图的作法。难点是双 缝干涉实验和全反射现象。
物 理
C．光束 2 转过的角度小于 15°
选
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D．光束 2 转过的角度大于 15°
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第十三章 光
解析：转动前，光束 1(反射光线)与入射光线间的夹角为 A＝45°×2＝90°， 光束 2(折射光线)与入射光线间的夹角为 B＝45°＋(180°－24°)＝201°。转动后， 反射光线与入射光线的夹角 A′＝60°×2＝120°，根据折射定律sisnin6θ0°＝ 3，得 θ＝30°，则折射光线与入射光线间的夹角为 B′＝60°＋(180°－30°)＝210°，因此 ΔA＝A′－A＝30°，ΔB＝B′－B＝9°，故选 BC。
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(3)反射角等于_入__射__角____。
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百度文库3．光路的特点
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在反射现象中，光路是___可__逆____的。
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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。
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。
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第十三章 光
以往，已知材料的折射率都为正值(n>0)。现已有针对某些电磁
波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n<0)，称为负折射率材料。位于
空气中的这类材料，入射角 i 与折射角 r 依然满足ssiinnri＝n，但是折射线与入射线
位于法线的同一侧(此时折射角取负值)。现空气中有一上下表面平行的负折射率
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(2)表达式：ssiinnθθ12 ＝n12。
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3．光路的特点 在光的折射现象中，光路是__可__逆_____的。
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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
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第十三章 光
〔学 法 指 导〕
1．本章始终贯穿一个模型“光线”，引入光线，能形象地表示出光的传播
路径和方向，作出光路图可以把光问题转化为几何问题，便于研究。
2．本章主要通过光的现象说明光具有波动性，因此与前面机械波的知识联
系密切，是波动的进一步深化。
3．学习前可首先复习机械波在传播中的一些规律，如反射、折射、干涉、
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第十三章 光
解析：根据题中所给负折射材料的性质，入射光线和折射光线位于法线的同 一侧，由此可知，A、D 选项错误，根据折射定律ssiinnri＝n＝－1。所以同一侧的 入射角等于折射角，B 对 C 不正确。
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第十三章 光
〔对点训练 2〕 (多选)关于折射率，下列说法中正确的是( CD )
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第十三章 光
课内探究
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第十三章 光
探究一 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？
提示：光的折射
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1.5m，河水的折射率为43，试估算河水深度。
解题指导：根据题意，正确作出光路图，明
物
理 选
确入射角、反射角、折射角间的关系是解答此题
修
的关键。
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第十三章 光
解析：树顶反射和石头折射成像的光路图如图所示
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由图得 n＝ssiinnri
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①
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物
理 选
玻璃后，折射角小于入射角，当光从玻璃进入空气后，折射角大于入射角，故
修
A错误，D正确。
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第十三章 光
『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？
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第十三章 光
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。