高中物理 4.1 光的折射定律课件 教科版选修34
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高中物理·选修3-4·教科版
第四章 光的折射
4.1 光的折射定律
预习导学 课堂讲义 对点练习
• [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．
预习导学 课堂讲义 对点练习
.
• 3．任何介质的折射率都大于1. c v
预习导学 课堂讲义 对点练习
预习导学
• 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 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.
预习导学 课堂讲义 对点练习
课堂讲义
• 【例1】 关于折射率，下列说法正确的是
()
A．根据
sin i sin r
＝n可知，介质的折射率与入射角的正弦成正
比
B．根据
sin i sin r
＝n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
v＝nc，na<nb知va>vb，A正确，B错误． • 答案 AC
预习导学 课堂讲义 对点练习
课堂讲义
二、光的折射定律的应用
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＝
• 答案 CD • 借题发挥 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．
预习导学 课堂讲义 对点练习
课堂讲义
• 【例2】 两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，
发生了如图4－1－1所示的折射现象(α>β)．下列结论中正确
sin sin
i 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．
预习导学 课堂讲义 对点练习
课堂讲义
【例3】 如图4－1－2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
预习导学
• 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
介质里继续传播的现象，叫做光的
；另一部分光进
入第二种介质继续传播的现象叫做反光射的
．
折射
预习导学 课堂讲义 对点练习
预习导学
• 二、光的折射定律
• 1入．射折光射线定与律折：射入光射线光分线居、法折线射光线，和入法射线角在的同正一平弦面值与折内射，
预习导学 课堂讲义 对点练习
预习导学
• 三、介质的折射率
•
1与．折把射光角真从r的空正弦射值入的某介种质
发生折射时，入射角i的正弦值 ，叫做这种介质的折射率．
•
比值
•
n＝
.
• 2的．传折播ss射iin速n率ri度与c与光光速在的这关种系介：质介中质的的传折播射速率度n，v之等比于．光在真空中
•
n＝
1 4
d.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)
图4－1－2
预习导学 课堂讲义 对点练习
课堂讲义
解析 作出光路图如图所示．由题意知，
sin α＝ 22，sin β＝
d
4
＝1＝
d22＋d42 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
预习导学 课堂讲义 对点练习
课堂讲义
• 借题发挥 在解决光的折射问题中正确画出光路图是前提， 利用几何关系确定边、角关系是关键．
预习导学 课堂讲义 对点练习
课堂讲义
• 【例4】 [2014·江苏单科，12B(3)]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，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4－1－3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.
的是
()
•
•
•
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的折射率图大4－1－1
预习导学 课堂讲义 对点练习
课堂讲义
解析
由公式n＝
sin sin
i r
，可得折射率na<nb，C正确，D错误；由
预习导学 课堂讲义 对点练习
课堂讲义
一、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 sin
i r
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．
质中的波长成反比
预习导学 课堂讲义 对点练习
课堂讲义
• 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光速是有联系 的，Baidu Nhomakorabea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．
图4－1－3
预习导学 课堂讲义 对点练习
课堂讲义
解析 设光在鳞片中的折射角为γ，由折射定律知，
n＝ssiinn
角的正弦值之比为一
．两侧
常数
2．公式：ssiinn ri＝n
预习导学 课堂讲义 对点练习
预习导学
• 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？
• 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．
第四章 光的折射
4.1 光的折射定律
预习导学 课堂讲义 对点练习
• [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．
预习导学 课堂讲义 对点练习
.
• 3．任何介质的折射率都大于1. c v
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预习导学
• 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 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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课堂讲义
• 【例1】 关于折射率，下列说法正确的是
()
A．根据
sin i sin r
＝n可知，介质的折射率与入射角的正弦成正
比
B．根据
sin i sin r
＝n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
v＝nc，na<nb知va>vb，A正确，B错误． • 答案 AC
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课堂讲义
二、光的折射定律的应用
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＝
• 答案 CD • 借题发挥 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．
预习导学 课堂讲义 对点练习
课堂讲义
• 【例2】 两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，
发生了如图4－1－1所示的折射现象(α>β)．下列结论中正确
sin sin
i 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．
预习导学 课堂讲义 对点练习
课堂讲义
【例3】 如图4－1－2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
预习导学
• 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
介质里继续传播的现象，叫做光的
；另一部分光进
入第二种介质继续传播的现象叫做反光射的
．
折射
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预习导学
• 二、光的折射定律
• 1入．射折光射线定与律折：射入光射线光分线居、法折线射光线，和入法射线角在的同正一平弦面值与折内射，
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预习导学
• 三、介质的折射率
•
1与．折把射光角真从r的空正弦射值入的某介种质
发生折射时，入射角i的正弦值 ，叫做这种介质的折射率．
•
比值
•
n＝
.
• 2的．传折播ss射iin速n率ri度与c与光光速在的这关种系介：质介中质的的传折播射速率度n，v之等比于．光在真空中
•
n＝
1 4
d.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)
图4－1－2
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课堂讲义
解析 作出光路图如图所示．由题意知，
sin α＝ 22，sin β＝
d
4
＝1＝
d22＋d42 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
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• 借题发挥 在解决光的折射问题中正确画出光路图是前提， 利用几何关系确定边、角关系是关键．
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课堂讲义
• 【例4】 [2014·江苏单科，12B(3)]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，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4－1－3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.
的是
()
•
•
•
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的折射率图大4－1－1
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解析
由公式n＝
sin sin
i r
，可得折射率na<nb，C正确，D错误；由
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一、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 sin
i r
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．
质中的波长成反比
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课堂讲义
• 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光速是有联系 的，Baidu Nhomakorabea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．
图4－1－3
预习导学 课堂讲义 对点练习
课堂讲义
解析 设光在鳞片中的折射角为γ，由折射定律知，
n＝ssiinn
角的正弦值之比为一
．两侧
常数
2．公式：ssiinn ri＝n
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预习导学
• 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？
• 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．