2018_2019学年浙江高中物理第十三章光第1课时光的反射和折射学案新人教版

第1课时 光的反射和折射

[研究选考·把握考情]

知识点一 反射定律和折射定律

[基 础 梳 理]

1.光的反射及反射定律

(1)光的反射：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)入射角、折射角

入射角：入射光线与法线间的夹角。 折射角：折射光线与法线间的夹角。 (3)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 θ1

sin θ2

＝n 12。

3.与光的反射现象一样，在光的折射现象中，光路也是可逆的。

[即 学 即 练]

关于光的反射与折射现象，下列说法正确的是( )

A.光发生反射时，光的传播方向一定改变

B.光发生反射时，光的传播方向可能偏转90°

C.光发生折射时，一定伴随着反射

D.光发生折射时，光的传播方向可能偏转90°

解析 由光的反射定律可知，反射角等于入射角，不管入射角多大，光发生反射时，光的传播方向都要改变，选项A 正确；光发生反射时，当入射角等于45°时，光的传播方向偏转90°，选项B 正确；光从一种介质射到两种介质的分界面时，一定有部分光发生反射，选项C 正确；光发生折射时，光的传播方向偏转一定小于90°，选项D 错误。 答案 ABC 知识点二 折射率

[基 础 梳 理]

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.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 ＝c v

。 3.任何介质的折射率n 都大于1。

[要 点 精 讲]

要点1 对折射率的理解

(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 ＝sin θ1sin θ2计算介质的折射率时，注意θ1为真空中的光线与法线的夹角，不一定

为入射角；θ2为介质中光线与法线的夹角，也不一定为折射角。 【例1】 关于折射率，下列说法正确的是( )

A.根据sin θ1

sin θ2＝n 12可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比

B.根据sin θ1

sin θ2＝n 12可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比

C.根据n ＝c v

可知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比 D.同一频率的光由真空进入某种介质时，折射率与波长成反比

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，这也说明折射率与光在该介质中的传播速度是有联系的，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

名师点睛 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。

【跟踪训练1】 如图1所示，在空气中有一直角棱镜ABC ，∠A ＝30°，一束单色光从AB 边射入棱镜，入射角为45°，垂直于BC 边射出，则该棱镜的折射率为( )

图1

A.

2

2

B. 2

C.1.5

D. 3

解析 由图中几何关系可知光在AB 界面的折射角为30°，故其折射率n ＝sin 45°

sin 30°＝2，

B 正确。 答案 B

要点2 解决光的折射问题的基本思路 (1)根据题意画出正确的光路图。

(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 ＝sin θ1sin θ2、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

进行计算。

【例2】 一半径为R 的1

4球体放置在水平面上，球体由折射率为3的透明材料制成。现有一

束位于过球心O 的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图2所示。已知入射光线与桌面的距离为

3

2

R 。求出射角θ。

图2

解析 设入射光线与1

4球体的交点为C ，连接OC ，OC 即入

射点的法线。因此，图中的角α为入射角。过C 点作球体竖直表面的垂线，垂足为B 。

依题意，∠OCB ＝α。又由△OBC 知sin α＝3

2

① 设光线在C 点的折射角为β，由折射定律得 sin α

sin β

＝ 3 ② 由①②式得β＝30° ③

由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角γ为30°。由折射定律得sin γsin θ＝1

3

④

因此sin θ＝3

2

，解得：θ＝60°。 答案 60°

名师点睛 在解决光的折射问题中正确画出光路图是前提，利用几何关系确定边、角关系是关键。