1光的折射定律

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光的折射和反射定律

光的折射和反射定律

光的折射和反射定律光的折射和反射定律是光学研究中的基本原理,它们描述了光线在两种不同介质之间传播时的行为。

在本文中,我将详细介绍光的折射和反射定律的概念、原理和应用。

一、折射定律1. 概念光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时,由于两种介质的光速不同,光线的传播方向会发生改变的现象。

2. 折射定律折射定律是描述光在界面上折射现象的基本规律,可以用下式表示:n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂其中,n₁和n₂分别表示两个介质的折射率,θ₁和θ₂分别表示入射角和折射角。

3. 原理折射定律的原理基于光的波动性和光速在介质中的差异。

当光从一种介质传播到另一种介质时,由于介质的不同,光在两种介质中传播的速度不同,导致光线传播方向发生改变。

4. 应用折射定律在科学研究和实际应用中有着广泛的应用。

例如,它可以解释为何水中的物体看起来会偏移、杆子在水中看起来弯曲等现象。

二、反射定律1. 概念光的反射是指光线遇到界面时,一部分光线从界面上反射回来的现象。

2. 反射定律反射定律是描述光在界面上反射现象的基本规律,可以用下式表示:θ₁ = θ₂其中,θ₁和θ₂分别表示入射角和反射角。

3. 原理反射定律的原理基于光的波动性和光在界面上的反射规律。

当光线遇到界面时,它会发生反射,反射角等于入射角。

4. 应用反射定律广泛应用于光学仪器、镜面反射、光线的偏转等领域。

例如,平面镜、凸透镜等光学仪器都是基于反射定律设计和工作的。

三、折射和反射的区别和联系1. 区别折射和反射的主要区别在于光线传播的方向和角度变化。

折射是光线从一种介质传播到另一种介质中,光线的传播方向发生改变;而反射是光线遇到界面时从界面上反射回来。

2. 联系折射和反射都是光传播过程中常见的现象,它们遵循一定的定律。

折射定律和反射定律在描述和解释折射和反射现象时提供了准确的数学关系。

结语光的折射和反射定律是光学研究中的重要基础,正确理解和应用这些定律对于解释和分析光的传播行为具有关键作用。

第4章 第1节 光的折射定律

第4章 第1节 光的折射定律

第4章第1节光的折射定律第1节光的折射定律光的折射定律和折射率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.图4-1-12.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.折射率(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)意义:介质的折射率反映了光在介质中的偏折度.(4)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.[再判断]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.光的折射率随入射角的增大而增大.(×)3.介质的折射率越大,光在这种介质中的传播速度越小.(√)[后思考]B.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【解析】由折射定律n=sin θ2sin θ1=3,A错误,B正确;又由n=c v知光在介质中速度比在空气中小,C正确,D错误.根据折射率的物理意义,E正确.【答案】BCE2.利用半圆柱形玻璃,可减小激光光束的发散程度.在如图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】根据光路图,由折射定律得n=sin isin r,由几何关系得r=i-α故n=sin isin (i-α)【答案】sin isin (i-α)折射问题的四点注意1.根据题意画出正确的光路图;2.利用几何关系确定光路中的边、角关系,要注意入射角、折射角的确定;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.实验: 测量介质的折射率玻璃砖、白纸三张、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、刻度尺、铅笔.2.实验步骤(1)如图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P1、P2,透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像,调整视线方向直到P2的像挡住P1的象.再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3及P1、P2的像,记下P3、P4的位置;(5)移去大头针和玻璃砖,过P3、P4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.3.数据处理方法一:平均值法求出在几次实验中所测sin isin 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 rsin 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n1=sin isin r=CC′DD′.3.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?【解析】(1)如图所示,证明:n=sin i1sin r1=sin r2sin i2而r1=i2所以i1=r2,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4.在“测定玻璃折射率”的实验中,某同学经正确操作插好了4枚大头针,如图4-1-8甲所示.(1)在图4-1-8乙中画出完整的光路图;(2)对你画出的光路图进行测量和计算,求得该玻璃砖的折射率n=______(保留3位有效数字);【解析】(1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点,并延长与玻璃砖边分别相交,标出传播方向,然后连接玻璃砖边界的两交点,即为光线在玻璃砖中传播的方向.光路如图所示.(2)设方格纸上正方形的边长为1,光线的入射角为i,折射角为r,则sin i= 5.35.32+42=0.798,sin r= 2.22.22+3.62=0.521所以玻璃的折射率n =sin i sin r =0.7980.521=1.53. 【答案】 (1)见解析 (2)1.53(说明:±0.03范围内都可)实验时应注意的三点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.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.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.[再判断]1.当光从水中射入空气中时,折射角大于入射角.(√)2.不同颜色的光在同一种介质中的折射率不同.(√)3.当一束白光射入三棱镜时,红光偏折程度最大,紫光偏折程度最小.(×)[后思考]棱镜对不同单色光的折射率相同吗?对哪种单色光的折射率最大?【提示】 不相同,对紫光的折射率最大.[核心点击]1.同一介质对不同色光的折射率不同,对红光的折射率最小,对紫光的折射率最大.2.由n=cv可知,各种色光在同一介质中的光速不同,红光速度最大,紫光速度最小.3.同一频率的色光在不同介质中传播时,频率不变,光速改变(v=cn=λf),波长亦随之改变.5.如图4-1-9所示,从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面,经过三棱镜的折射后发生色散现象,在光屏的ab间形成一条彩色光带.下面的说法中正确的是()【导学号:78510042】图4-1-9A.a侧是红光,b侧是紫光B.在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长C.三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率D.在三棱镜中a侧光的速率比b侧光小E.在三棱镜中a、b两侧光的速率相同【解析】由题图可以看出,a侧光偏折得较厉害,三棱镜对a侧光的折射率较大.所以a侧光是紫光,波长较短,b侧光是红光,波长较长,因此A错,B、C正确;又v=cn,所以三棱镜中a侧光的传播速率小于b侧光的传播速率,D正确,E错误.【答案】BCD6.如图4-1-10所示,有一截面是直角三角形的棱镜ABC,∠A=30°,它对红光的折射率为n1,对紫光的折射率为n2,在距AC边d处有一与AC平行的光屏,现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜.①红光和紫光在棱镜中的传播速度之比为多少?②若两种色光都能从AC面射出,求在光屏MN上两光点的距离.图4-1-10【解析】 ①v 红=c n 1,v 紫=c n 2所以v 红v 紫=n 2n 1②画出两种色光通过棱镜的光路图,如图所示,由图得sin r 1sin 30°=n 1sin r 2sin 30°=n 2x =d (tan r 2-tan r 1)=d (n 24-n 22-n 14-n 21) 【答案】 ①n 2n 1 ②d (n 24-n 22-n 14-n 21) 复色光通过三棱镜发生色散的规律如图4-1-11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.图4-1-111.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.。

1 第1节 光的折射定律

1 第1节 光的折射定律
一、折射角与入射角的定量关系 1.光的折射 光从一种介质斜射入另一种介质关系 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.
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第4章 光的折射与全返射
(3)在线段 AO 上竖直地插上两枚大头针 P1、P2,透过玻璃 砖观察大头针 P1、P2 的像,调整视线的方向,直到 P1 的像被 P2 的像挡住.再在观察的这一侧插两枚大头针 P3、P4,使 P3 挡 住 P1、P2 的像,P4 挡住 P3 及 P1、P2 的像,记下 P3、P4 的位置. (4)移去大头针和玻璃砖,过 P3、P4 引直线 O′B,与 bb′交于 O′,直线 O′B 就代表了沿 AO 方向入射的光线透过玻璃砖后的 传播方向.连接 OO′,入射角 i=∠AON,折射角 r=∠O′ON′. (5)用量角器量出入射角和折射角,查出它们的正弦值,并 将数据填入自己设计的表格中.
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第4章 光的折射与全返射
三、测量介质的折射率 1.在测量介质的折射率的实验中,作出的光路图如图所示.
图中 AO 为 入射光线 ,OE 为 折射光线 ,NN′为 法线 , sin i
i 是 入射角 ,r 是 折射角,玻璃折射率的表达式 n= sin r W. 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 W.
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第4章 光的折射与全返射
(6)改变入射角,用上述方法分别求出折射角,查出它们的
正弦值,填入表格中.
(7)根据
n=ssiinn
i r
求得每次测得的折射率,然后求出平均值.
5.数据处理
(1)计算法:通过测量入射角和折射角,然后查数学用表,得

光的折射定律

光的折射定律

光的折射光的折射:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播速度发生改变,从而使光线在不同介质交界处发生偏折。

理解:光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处,只是反射光返回原介质中,而折射光线则进入到另一种介质中,由于光在在两种不同的物质里传播速度不同,故在两种介质的交界处传播方向发生变化,这就是光的折射。

注意:在两种介质的交界处,既发生折射,同时也发生反射。

反射光线光速与入射光线相同 ,折射光线光速与入射光线不同。

光从真空射入某种介质发生折射时,入射角的正弦玉折射角的正弦之比,叫做这种介质的绝对折射率,简称折射率。

光的折射定律1、折射光线和入射光线分居法线两侧(法线居中,与界面垂直)2、折射光线、入射光线、法线在同一平面内。

(三线两点一面)3、当光线从空气斜射入其它介质时,角的性质:折射角(密度大的一方)小于入射角(密度小的一方);(在真空中的角总是大的,其次是空气,注:不能在考试填空题中使用)4、当光线从其他介质射入空气时,折射角大于入射角。

(以上两条总结为:谁快谁大。

即为光线在哪种物质中传播的速度快,那么不管那是折射角还是入射角都是较大的角,在空气中的角度总是最大的)5、在相同的条件下,折射角随入射角的增大(减小)而增大(减小)。

6、折射光线与法线的夹角,叫折射角。

7、光从空气斜射入水中或其他介质时,折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角。

8、光从空气垂直射入水中或其他介质时,传播方向不变。

P.S.:1、光垂直射向介质表面时(折射光线、法线和入射光线在同一直线上),传播方向不变,但光的传播速度改变。

2、在光的折射中,光路是可逆性的。

3、不同介质对光的折射本领是不同的。

空气>水>玻璃(折射角度){介质密度大的角度小于介质密度小的角度}4、光从一种透明均匀物质斜射到另一种透明物质中时,折射的程度与后者分析的折射率有关。

5、光从空气斜射入水中或其他介质时,折射光线向法线方向偏折。

1 第1节 光的折射定律

1 第1节 光的折射定律

第1节光的折射定律1.理解光的折射定律,能应用折射定律解释一些常见的自然现象.(重点+难点)2.知道折射率的意义,知道折射率与光速的关系.(重点)3.能应用折射定律分析视深问题.4.会测定介质的折射率.(重点)一、折射角与入射角的定量关系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.1.在光的反射中光路是可逆的,光的折射现象中光路可逆吗?提示:与光的反射一样,光的折射现象中光路也是可逆的.二、折射率的意义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 isin 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 .(1)折射率与入射角、折射角的大小有关,与两种介质的性质无关.( )(2)光在某种介质中的传播速度越大,则该介质的折射率越大.( )(3)光在真空中的传播速度最大.( )(4)光在发生折射时,折射光的速度与入射光的速度相等.( )提示:(1)× (2)× (3)√ (4)×三、测量介质的折射率1.在测量介质的折射率的实验中,作出的光路图如图所示.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.2.光线斜射入两面平行的玻璃砖时,入射光线和出射光线满足什么关系?提示:若把入射光线延长交至玻璃砖底面,由几何关系不难发现入射光线和出射光线平行.四、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明显.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.3.早上太阳升起在地平线上时,它的实际位置是在地平线上吗?提示:不是.由于光从真空进入空气时发生折射,入射角大于折射角,光线向下偏折,而人眼是根据直线定位的,故逆着折射光线看过去,看到的是太阳的像在地平线上,而太阳实际上是在地平线以下.对折射定律的理解1.对折射定律的理解(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)“线两旁”:“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 i 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,当入射光线的位置、方向确定下来时,折射光线的位置、方向就确定了.所以,光的折射定律是光从一种介质射向另一种介质中时,在传播过程中遵循的必然规律.2.光线偏折的方向(1)如果光线从折射率(n 1)小的介质射向折射率(n 2)大的介质,折射光线向法线偏折,入射角大于折射角,并且随着入射角的增大(减小),折射角也会增大(减小).(2)如果光线从折射率(n 1)大的介质射向折射率(n 2)小的介质,折射光线偏离法线,入射角小于折射角,并且随着入射角的增大(减小),折射角也会增大(减小),如图所示,即光线的偏折情况与介质的性质有关.3.折射光路是可逆的如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上,光线就会逆着原来的入射光线发生折射,定律中的公式就变为sin i sin r =1n,式中i 、r 分别为此时的入射角和折射角. 光从一种介质射入另一种介质时,传播方向一般发生变化(斜射),但并非一定变化,当光垂直界面射入时,光的传播方向就不变化.如图,一束激光垂直于AC 面照射到等边玻璃三棱镜的AB 面上.已知AB 面的反射光线与折射光线的夹角为90°.光在真空中的传播速度为c .求:(1)玻璃的折射率.(2)激光在玻璃中传播的速度.[思路点拨] (1)光束在AB 面的入射角为 ,反射角为 ,折射角为 .(2)计算所需公式为 、 .[解析] (1)如图所示,由几何关系知:光在AB 界面的入射角θ1=60°,折射角θ2=30°,则n =sin θ1sin θ2= 3.(2)由n =c v 得v =c n =3c 3. [答案] (1)3 (2)3c 31.人的眼球可简化为如图所示的模型.折射率相同、半径不同的两个球体共轴.平行光束宽度为D ,对称地沿轴线方向射入半径为R 的小球,会聚在轴线上的P 点.取球体的折射率为2,且D =2R .求光线的会聚角α.(示意图未按比例画出)解析:由几何关系sin i =D 2R,解得i =45° 则由折射定律sin i sin γ=n ,解得γ=30° 且i =γ+α2,解得α=30°. 答案:见解析对折射率的理解对折射率n 可以从以下四个方面理解1.当光从真空射入某一介质时,入射角i 、折射角r 都可以发生变化,但它们的正弦值之比是不变的,是一个常数,例如,当介质是水时,这个常数是1.33.2.虽然介质的入射角的正弦跟折射角的正弦之比是一个常数,但不同介质的这一常数不同,说明此常数反映着该介质的光学特性.把这个常数叫做介质的折射率.由n =sin i sin r可知:当i 一定时,n 越大则r 越小,此时光线的偏折角Δθ=i -r 就越大,即光线的偏折程度就越大,所以折射率是描述介质对光线偏折能力大小的一个物理量.3.介质的折射率n 与光在介质中的传播速度有关,即n =c v.由此式可知任何介质的折射率均大于1,即n =sin i sin r>1,由于光由真空进入空气中时速度变化很小,通常情况下可以认为空气的折射率等于1,也就是说光由真空射入介质时,都是入射角大于折射角,折射光线向法线偏折;反之当光由其他介质射入真空时,入射角小于折射角,折射光线远离法线偏折.4.折射率n 是反映介质光学性质的物理量,它的大小只由介质本身的物质结构及光的颜色决定,与入射角、折射角的大小无关.公式n =sin i sin r是折射率的定义式,不能认为折射率n 与入射角的正弦成正比,与折射角的正弦成反比.介质折射率反映了介质的光学性质,其大小由介质性质和光的频率来决定,与入射角的大小无关.(多选)如图所示,有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种介质,光线的传播方向以及光线与介质分界面的夹角已在图中标出,由此可以判断( )A.光在介质Ⅱ中传播的速度最小B.介质Ⅲ的折射率最小C.光在介质Ⅰ中的传播速度最大D.介质Ⅲ的折射率最大[解析] 由相对折射率和绝对折射率的关系可知:n 1sin 45°=n 2sin 40°,n 2sin 26°=n 3sin 40°,得n 2>n 1>n 3,B 项对,D 项错;由n=cv可知v2<v 1<v3,A项对,C项错.[答案]AB几何光学问题,准确规范地画出光路图是解决问题的前提和方法,同时要注意实线、虚线、箭头方向并灵活应用几何图形中的边角关系.2.一直桶状容器的高为2l,底面是边长为l的正方形;容器内装满某种透明液体,过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示.容器右侧内壁涂有反光材料,其他内壁涂有吸光材料.在剖面的左下角处有一点光源,已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直,求该液体的折射率.解析:设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1,折射角为r1.在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C,连接C、D,交反光壁于E点,由光源射向E点的光线,反射后沿ED射向D点.光线在D点的入射角为i2,折射角为r2,如图所示.设液体的折射率为n,由折射定律有n sin i1=sin r1 ①n sin i2=sin r2 ②由题意知r1+r2=90°③联立①②③式得n2=1sin2i1+sin2i2④由几何关系可知sin i1=l24l2+l24=117⑤sin i2=32l4l2+9l24=35⑥联立④⑤⑥式得n ≈1.55.答案:见解析测定玻璃的折射率1.实验目的:掌握测定玻璃折射率的方法.2.实验原理如图所示,用插针法找出与入射光线AO 对应的出射光线O ′B ,确定出O ′点,画出折射光线OO ′,然后测量出角i 和r 的度数,根据n =sin i sin r计算出玻璃的折射率.3.实验器材白纸、图钉、大头针、长方形玻璃砖、直尺、铅笔、量角器、木板.4.实验步骤(1)如实验原理图中所示,将白纸用图钉按在绘图板上,先在白纸上画出一条直线aa ′作为界面.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.(2)把长方形玻璃砖平放在白纸上,使它的长边跟aa ′对齐,画出玻璃砖的另一条长边bb ′.(3)在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P 1、P 2,透过玻璃砖观察大头针P 1、P 2的像,调整视线的方向,直到P 1的像被P 2的像挡住.再在观察的这一侧插两枚大头针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.(4)移去大头针和玻璃砖,过P 3、P 4引直线O ′B ,与bb ′交于O ′,直线O ′B 就代表了沿AO 方向入射的光线透过玻璃砖后的传播方向.连接OO ′,入射角i =∠AON ,折射角r =∠O ′ON ′.(5)用量角器量出入射角和折射角,查出它们的正弦值,并将数据填入自己设计的表格中.(6)改变入射角,用上述方法分别求出折射角,查出它们的正弦值,填入表格中.(7)根据n =sin i sin r求得每次测得的折射率,然后求出平均值. 5.数据处理(1)计算法:通过测量入射角和折射角,然后查数学用表,得出入射角和折射角的正弦值,再代入n =sin θ1sin θ2中求多次不同入射角时n 的值,然后取其平均值,即为玻璃砖的折射率.(2)图象法:求出多组对应的入射角与折射角的正弦值,作出sin θ1-sin θ2图象,由n =sin θ1sin θ2可知图象应为直线,如图所示,其斜率为折射率.(3)单位圆法:在不使用量角器的情况下,可以用画单位圆法.①以入射点O 为圆心,以一定长度R 为半径画圆,交入射光线OA 于E 点,交折射光线OO ′于E ′点,过E 作NN ′的垂线EH ,过E ′作NN ′的垂线E ′H ′,如图所示.②由图中关系sin θ1=EH OE ,sin θ2=E ′H ′OE ′,OE =OE ′=R 则n =sin θ1sin θ2=EH E ′H ′,只要用刻度尺测出EH 、E ′H ′的长度就可以求出n . 6.注意事项(1)用手拿玻璃砖时,手只能接触玻璃砖的毛面或棱,不能触摸光洁的光学面,严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb ′.(2)实验过程中,玻璃砖在纸上的位置不可移动.(3)大头针应竖直地插在白纸上,且玻璃砖每一侧两枚大头针P 1与P 2间、P 3与P 4间的距离应大一些,以减小确定光路方向时造成的误差.(4)实验时入射角不宜过小,否则折射角太小,会使作图和测量时的误差太大,也不宜过大,否则在bb ′一侧看不到P 1、P 2的像.一般应使入射角在30°~70° 之间.(5)由于要多次改变入射角重复实验,所以入射光线与出射光线要一一对应编号,以免混乱.(6)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.(7)在纸上画aa ′、bb ′两条线时,应尽量准确地与玻璃砖的两个平行的折射面重合,这样,两交点OO ′才能与光线实际入射点较好地相符,否则会使画出的玻璃中折射光路与实际情况严重偏离.7.实验误差(1)入射光线和出射光线画得不够精确.因此,要求插大头针时两大头针间距应稍大.(2)入射角、折射角测量不精确.为减小测角时的相对误差,入射角要稍大些,但不宜太大,入射角太大时,反射光较强,折射光会相对较弱.在“测定玻璃的折射率”实验中:(1)为了取得较好的实验效果,A.必须选用上下表面平行的玻璃砖B.选择的入射角应尽量小些C.大头针应垂直地插在纸面上D.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些其中正确的是.(2)A同学在画界面时,不小心将两界面aa′和bb′间距画得比玻璃砖宽度大些,如图甲所示,则他测得的折射率(选填“偏大”“偏小”或“不变”).(3)B同学在量入射角和折射角时,由于没有量角器,在完成了光路图以后,以O点为圆心,OA为半径画圆,并延长OO′交圆于C点,过A点和C点作垂直于法线的直线分别交于B点和D点,如图乙所示,则他只需要测量,就可求出玻璃的折射率n =.[解析](1)插针法测定折射率时,玻璃砖上下表面不一定要平行,故A错误;为了减小测量的相对误差,选择的入射角应尽量大些,效果会更好,故B错误;为了准确确定入射光线和折射光线,大头针应垂直地插在纸面上,故C正确;大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时,相同的距离误差,引起的角度误差会减小,效果会好些,故D正确.(2)如图,实线是真实的光路图,虚线是玻璃砖宽度画大后的光路图,由图看出,在这种情况测得的入射角不受影响,但测得的折射角比真实的折射角偏大,因此测得的折射率偏小.(3)根据折射定律得,n=sin ∠AOBsin ∠DOC=ABRCDR=ABCD,可知需要测量AB、CD的距离,折射率n =ABCD.[答案](1)CD(2)偏小(3)AB、CD的距离ABCD3.用三棱镜做测定玻璃折射率的实验,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的一侧插上两枚大头针P 1和P 2,然后在棱镜的另一侧观察,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P 3和P 4,使P 3挡住P 1和P 2的像,P 4挡住P 3和P 1、P 2的像,在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示.(1)在图中画出所需的光路.(2)为了测出玻璃棱镜的折射率,需要测量的量是 、 ,在图中标出它们.(3)计算折射率的公式是n = .解析:(1)如图所示,过P 1、P 2作直线交AB 于O ,过P 3、P 4作直线交AC 于O ′,连接OO ′就是光在棱镜中的光路.(2)需要测量入射角i 、折射角r .(3)由折射定律有n =sin i sin r. 答案:(1)见解析图 (2)入射角i 折射角r 见解析图(3)sin i sin r对一些折射现象的解释1.应用折射定律解释视深问题(1)视深是人眼看透明物质内部某物点时的像点离界面的距离.物点发出的光射到介质与空气的分界面上时,由于介质的折射率大于空气的折射率,造成光线向远离法线的方向偏折,折射光线的反向延长线的交点比物点更靠近界面.在中学阶段,一般都是沿着界面的法线方向去观察,在计算时,由于入射角很小,折射角也很小,故有:sin i sin r ≈tan i tan r ≈i r,这是在视深问题中经常用到的几个关系式.(2)当沿竖直方向看透明介质中的物质时(介质与空气的界面为平面),“视深”是实际深度的1n 倍,n 为透明介质的折射率.即 h 视=H 实n.2.应用折射定律解释光的色散 (1)棱镜常用棱镜的横截面为三角形,有的棱镜的横截面为梯形,通常都简称为棱镜.其作用有两个:①可以改变光的传播方向;②可以使光发生色散. (2)通过棱镜的光线如图(a )所示,光线射到三棱镜上后,光路向着底面偏折.这是由于光在两个侧面上都发生了折射的缘故.偏角θ的大小与棱镜材料及入射角的大小有关.①对一般棱镜而言,透过棱镜看物体,会看到物体的虚像,且虚像的位置比物体的实际位置向顶角方向偏移.如图(a )所示.②若组成棱镜的材料比周围介质相对折射率小,则光路向顶角偏折,如图(b )所示. (3)光折射时的色散一束白光通过三棱镜后会扩展成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成的光带,这种现象称为光的色散.这种按一定次序排列的彩色光带叫做光谱.①光谱的产生表明:白光是由各种单色光组成的复色光.由于各种单色光通过棱镜时偏折的角度不同,所以产生了色散现象.②色散现象表明:棱镜材料对不同色光的折射率是不同的.紫光经棱镜后偏折程度最大,红光偏折程度最小,所以棱镜材料对紫光的折射率最大,对红光的折射率最小. ③由折射率的定义n =cv可知:在棱镜中紫光的速度最小,红光的速度最大.④各种不同颜色的光在真空中的传播速度是一定的,都等于3×108 m/s ,但不同色光在同一种介质(如玻璃)中的传播速度却不同.波长越长,波速越快.有一水池实际深度为3 m ,当垂直水面向下看时,水的视深为多少?已知水的折射率为43. [思路点拨] 题中求解的是竖直向下观察水池时的视深,但在竖直方向上只能画出一条折射光线,要确定池底的视深位置,需要再画出能够进入眼睛且与竖直折射光线有少许夹角的折射光线,然后应用n =sin isin r 求解,应注意,在夹角i 很小时,sin i =tan i .[解析] 设水池的实际深度为H ,水的视深为h ,从正上方沿竖直向下的方向观察池底S 时,由于光的折射现象,其视深位置在S ′处,观察光路如图所示.由几何关系和折射定律可知: sin i =n sin r ,O 1O 2=h tan i =H tan r ,考虑到从正上方观察时,角度i 和r 均很小,所以有sin i ≈tan i 、sin r ≈tan r ,因此h =H n =3×34m =94 m =2.25 m.[答案] 2.25 m4.各色光通过玻璃棱镜发生色散时的偏折角度不同,其中紫光的偏折角度比红光的大,这是由于在玻璃中紫光的传播速度 (填“大于”或“小于”)红光的传播速度,因此,玻璃对紫光的折射率 (填“大于”或“小于”)玻璃对红光的折射率. 解析:对同一介质,红光在介质中传播速度最大,紫光在介质中传播速度最小,因此,由n =cv 知,玻璃对红光折射率最小,玻璃对紫光折射率最大. 答案:小于 大于规范答题——光的传播、反射、折射的综合问题一半圆柱形透明物体横截面如图所示,底面AOB 镀银,O 表示半圆截面的圆心,一束光线在横截面内从M 点入射,经过AB 面反射后从N 点射出.已知光线在M 点的入射角为30°,∠MOA =60°,∠NOB =30°.求:(1)光线在M 点的折射角; (2)透明物体的折射率.[思路点拨] 解决本题的关键是找出光线在AB 界面发生反射的反射点.由几何作图求解M 点的折射角.[解析] (1)如图,透明物体内部的光路为折线MPN ,Q 、M 点相对于底面EF 对称,Q 、P 和N 三点共线.设在M 点处,光的入射角为i ,折射角为r ,∠OMQ =α,∠PNF =β,根据题意有α=30°.①由几何关系得:∠PNO =∠PQO =r , 于是β+r =60° ② 且α+r =β③ 由①②③式得r =15°.④ (2)根据折射率公式有sin i =n sin r .⑤由④⑤式得n =6+22. [答案] (1)15° (2)6+22(1)画出正确的光路图是解决这类综合题的关键.(2)根据反射定律及几何关系找出各个界面的入射角、反射角和折射角.(3)应用折射定律求解折射率时,在某一个发生折射的界面上应用n =sin θ1sin θ2来求解折射率n .如图所示,一束光线以60°的入射角射到一水平放置的平面镜上,反射后在正上方与平面镜平行的光屏上留下一光点A .现将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上,如图中虚线所示,则进入透明体的光线经平面镜反射后再从透明体的上表面射出,打在光屏上的光点P 与原来相比向左平移了3.46 cm ,已知透明体对光的折射率为 3. (1)透明体的厚度为多大?(2)光在透明体里传播的时间为多长?解析:(1)由n =sin αsin β得sin β=sin αn =sin 60°3=12,故β=30°.设透明体的厚度为d ,由题意及光路有 2d tan 60°-2d tan 30°=Δs解得:d=1.5 cm.(2)光在透明体里运动的速度v=cn,光在透明体里运动的路程s=2dcos β,光在透明体里运动的时间t=sv=2dnc cos β=2×1.5×10-2×33×108×32s=2×10-10s.答案:(1)1.5 cm(2)2×10-10s[随堂检测]1.如果光以同一入射角从真空射入不同介质,则折射率越大的介质()A.折射角越大,表示这种介质对光线的偏折作用越大B.折射角越大,表示这种介质对光线的偏折作用越小C.折射角越小,表示这种介质对光线的偏折作用越大D.折射角越小,表示这种介质对光线的偏折作用越小解析:选C.根据折射率的定义n=sin isin r,在入射角相同的情况下,折射角越小的介质,其折射率越大,该介质对光的偏折作用越大;反之,折射角越大的介质,其折射率越小,该介质对光的偏折作用越小,所以正确的选项应该是C.2.如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为a、b两束单色光.如果光束b是蓝光,则光束a可能是()A.红光B.黄光C.绿光D.紫光解析:选D.由题图可知,光束a的折射角小,根据n=sin isin r知,光束a的折射率大于光束b 的折射率,频率越大,折射率越大,且已知光束b是蓝光,选项中频率大于蓝光频率的只有紫光,故光束a可能是紫光,D项正确.3.如图所示,井口大小和深度相同的两口井,一口是枯井,一口是水井(水面在井口之下),两井底部各有一只青蛙,则()A.水井中的青蛙觉得井口大些,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星B.枯井中的青蛙觉得井口大些,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星C.水井中的青蛙觉得井口小些,晴天的夜晚,枯井中的青蛙能看到更多的星星D.两只青蛙觉得井口一样大,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星解析:选B.这是一道典型的视野问题,解决视野问题关键是如何确定边界光线,是谁约束了视野等.如本题中由于井口边沿的约束,而不能看到更大的范围,据此根据边界作出边界光线,如图所示.由图可看出α>γ,所以水井中的青蛙觉得井口小些;β>α,所以水井中的青蛙可看到更多的星星.故选项B 正确,选项A 、C 、D 错误.4.人造树脂是常用的眼镜镜片材料.如图所示,光线射在一人造树脂立方体上,经折射后,射在桌面上的P 点.已知光线的入射角为30°,OA =5 cm ,AB =20 cm ,BP =12 cm ,求该人造树脂材料的折射率n . 解析:设折射角为γ,将过O 点的法线延长,与BP 交于D 点,由几何关系可得:PD =BP -BD =BP -AO =(12-5)cm =7 cmOP =OD 2+PD 2=AB 2+PD 2=202+72 cm =449 cm≈21.2 cm ,所以:sin γ=PD OP =721.2,该人造树脂材料的折射率:n =sin 30°sin γ=0.5721.2≈1.5.答案:1.5[课时作业]一、单项选择题1.关于光的折射现象,下列说法中正确的是( ) A.折射角一定小于入射角 B.折射率跟折射角的正弦值成反比C.折射角增大为原来的2倍,入射角也增大为原来的2倍D.折射率大的介质,光在其中的传播速度小 答案:D2.有一块玻璃砖,上、下两面光滑且平行,有一束光线从空气射入玻璃砖,下面给出的四个光路图中正确的是( )解析:选D.本题中由于玻璃砖上、下表面平行,光在上表面的折射角等于下表面的入射角,上表面能够发生折射,则下表面一定能够发生折射,且离开玻璃砖的光线与射向玻璃砖的光线平行,又因为有折射就有反射,故D 正确.3.假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比( ) A.将提前 B.将延后C.在某些地区将提前,在另一些地区将延后D.不变解析:选B.假如地球周围没有大气层,太阳光将沿直线传播,如图所示,在地球上B 点的人将在太阳到达A ′点时才能看到日出;而若地球表面有大气层,由于空气的折射率大于1,并且离地球表面越近,大气层越密,折射率越大,太阳光将沿如图AB 曲线进入在B 处的人眼中,使在B 处的人看到了日出.但B 处的人认为光是沿直线传播的,则认为太阳位于地平线上的A ′点,而此时太阳还在地平线以下,日出时间提前了,所以无大气层时日出时间将延后.4.图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n 的装置示意图.他让光从空气射向玻璃砖,在正确操作后,他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦(sin r )与入射角正弦(sin i )的关系图象.则下列说法正确的是( )A.该玻璃的折射率n =23。

光学知识点光的折射定律

光学知识点光的折射定律

光学知识点光的折射定律光学知识点:光的折射定律在我们生活的这个多彩世界中,光的折射现象无处不在。

当我们把一根筷子插入水中,会发现筷子好像在水中“折断”了;当我们透过放大镜看物体,会看到物体的形状发生了变化;当我们欣赏游泳池底的图案时,会发现图案的位置似乎比实际的位置偏高。

这些奇妙的现象都与光的折射定律密切相关。

那么,什么是光的折射定律呢?光的折射定律是指当光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会发生改变,折射光线与入射光线、法线在同一平面内,折射光线和入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等于光在两种介质中的速度之比,这是一个常数。

为了更好地理解光的折射定律,我们先来了解几个相关的概念。

首先是“入射光线”,它是指光线从一种介质射向另一种介质时最初的那束光线。

而“折射光线”则是光经过折射后形成的新的光线。

“法线”是垂直于两种介质分界面的一条虚拟直线。

“入射角”是入射光线与法线的夹角,“折射角”则是折射光线与法线的夹角。

举个例子来说,当光从空气斜射入水中时,空气中的光线就是入射光线,进入水中后的光线就是折射光线。

此时,入射角大于折射角。

这是因为光在空气中的传播速度比在水中快,所以光线会向法线靠拢,导致折射角变小。

光的折射定律在我们的日常生活中有许多实际的应用。

比如,我们戴的近视眼镜和老花眼镜,就是利用了光的折射原理来矫正视力。

近视眼镜是凹透镜,它能使光线发散,从而让成像落在视网膜上;老花眼镜是凸透镜,它能使光线会聚,帮助老年人看清近处的物体。

还有,我们常见的三棱镜也是光的折射定律的应用实例。

当一束白光通过三棱镜时,由于不同颜色的光在玻璃中的折射程度不同,就会被分解成七种颜色的光,这就是光的色散现象。

红光的折射程度最小,紫光的折射程度最大,所以我们会看到从三棱镜的一侧射出的是按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫顺序排列的彩色光带。

在光学仪器中,显微镜和望远镜也离不开光的折射定律。

显微镜通过物镜和目镜的多次折射,将微小的物体放大,让我们能够观察到细胞等微小结构。

《光的折射定律》 知识清单

《光的折射定律》 知识清单

《光的折射定律》知识清单一、光的折射现象当光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会发生偏折,这种现象叫做光的折射。

比如,将一根筷子插入水中,从水面上方看,筷子好像在水中“折断”了;又比如,我们在岸上看水中的鱼,位置比实际的要浅。

二、光的折射定律1、折射光线、入射光线和法线在同一平面内。

2、折射光线和入射光线分别位于法线两侧。

3、入射角的正弦与折射角的正弦成正比,这就是光的折射定律的数学表达式:$n_{1}\sin\theta_{1}=n_{2}\sin\theta_{2}$。

其中,$n_{1}$和$n_{2}$分别是两种介质的折射率,$\theta_{1}$是入射角,$\theta_{2}$是折射角。

三、折射率折射率是反映介质光学性质的物理量。

某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度$c$与光在该介质中的传播速度$v$之比,即$n =\frac{c}{v}$。

需要注意的是,折射率越大,光在该介质中的传播速度越慢。

例如,光在玻璃中的折射率大于在水中的折射率,所以光在玻璃中的传播速度比在水中慢。

不同颜色的光在同一介质中的折射率也不同,红光的折射率最小,紫光的折射率最大。

这也是为什么白光通过三棱镜会发生色散,分解成七种颜色的光。

四、折射定律的应用1、透镜成像透镜是利用光的折射原理制成的光学元件。

凸透镜能使光线会聚,凹透镜能使光线发散。

通过对光的折射的控制,我们可以利用透镜来成像,比如照相机、显微镜、望远镜等都是基于透镜成像的原理工作的。

2、光纤通信在光纤中,光通过不断地折射来传输信号。

由于光在光纤内的全反射,信号可以在长距离传输中几乎没有损失,这使得光纤通信成为现代通信的重要手段。

3、眼睛的成像人的眼睛可以看作是一个天然的光学系统。

眼睛中的晶状体相当于一个凸透镜,通过睫状体的调节改变晶状体的形状,从而改变其焦距,使我们能够看清不同距离的物体。

当光线进入眼睛时,在视网膜上发生折射并成像。

五、光的折射与生活1、海市蜃楼海市蜃楼是一种光折射造成的自然现象。

光的折射定律PPT教学课件

光的折射定律PPT教学课件

光 的 折 射 规 律
• 入射角增大,折射角也增大。
返回





律 • 光垂直射到玻璃或水表面时,在玻璃或
水中的传播方向不变。
返回
光 的 折 射 规 律 • 光从玻璃中斜射入空气中,折射光线
将偏离法线,折射角大于入射角。
返回
光 • 光折射时,折射光线、入射光线、法 线在同一平面内。折射光线和入射光
返回
楼房是变高 还是变矮
返回
海Leabharlann 光这是什么 现象?
市 蜃
的 折
怎样形成的? 楼

返回
1、有一光线斜射入水 中,下图中折射光线正确的 是( )。
A
B
C
D
返回
答案
1、有一光线斜射入水 中,下图中折射光线正确的
是( B )。
A
B
C
D
返回
2、一束光线从空气中射入 水中,在水面上( )。 A、只发生反射,不发生折射。 B、只发生折射,不发生反射。 C、既发生反射,又发生折射。
返回
答案
2、一束光线从空气中射入
水中,在水面上( C )。
A、只发生反射,不发生折射。 B、只发生折射,不发生反射。 C、既发生反射,又发生折射。
返回
3、一束光线与界面成30°
角射到界面上时,发生了反射和
折射。已知反射光线与入射光线
的夹角85°,折射角为( ).
A、15°
B、35°
C、45
D、60°
3、法洛斯灯塔 法洛斯灯塔与其余六个奇观绝对是不同,因为它并不
带有任何宗教色彩,纯粹为人民实际生活而建,法洛斯灯 塔的灯光在晚上照耀着整个亚历山港,保护著海上的船只, 另外,它亦是当时世上最高的建筑物。

1.光的折射定律

1.光的折射定律

4.1 光的折射定律学案光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会 ________ ,这种现象叫做光的折射. 光在发生折射时,入射角的 _________ 与折射角的______ 之比是一个常数,则有____________ ,这个关系叫做斯涅耳定律.预习交流1当光从真空射入水中时,折射角随入射角的变化而变化,其正弦之比也随着变化吗?二、折射率光从 ______ 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__________________ ,叫做这种介质的折射率.介质的折射率,等于光在________________________ 与光在这种介质中的传播速度v之比,即预习交流2由公式n=汁是不是可以得出折射率n与入射角的正弦值成正比,与折射角的正弦课堂探究一、光的折射现象奇妙的空中楼阁,插在水中的筷子,看上去好像在水面处折断了;盛了水的碗,碗底看上去好像变浅了•硬币再现等奇妙现象,你知道为什么会出现这些现象吗?思考1:如果改变入射角折射角是否变化?思考2:如果改变介质,以同样的入射角进入介质,折射角相同吗?思考3:光从一种介质进入另一种介质时遵循什么样的规律呢?如何探究?、实验设计:请你设计一个实验探究光折射的规律方案1平行玻璃砖方案2:半圆形玻璃砖数据处理结论:观察总结光的折射定律:(1)(2)(3)三、折射率(1)概念:(2)定义式:(有无正反比关系)(3)光在介质中的传播速度与介质的折射率n关系:(4)折射率物理意义:(5)折射率由什么决定:(6)对折射率的理解:四、生活运用(解释生活中的折射现象)五、实例分析2. 图中虚线表示两种介质的界面及其法线,实线表示一条光线斜射向界面后发生反射与折射的光线,以下说法正确的是().例题1、如图所示是光从空气斜射入玻璃砖的光路图,其中正确的是AB C D例题2:教材64页之增大,则下列说法中正确的是().A 比值e 1/ e 2不变 B. 比值sine i/sin C. 比值sin e i/sin D.比值sin e i/sin e 2不变e 2是一个大于i 的常数 e 2是一 -个小于1的常数()e 2也随A. bO不是入射光线B. aO是入射光线C. cO是入射光线D. Ob是反射光线3. 光线以30°入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面上,它的反射光线与折射光线的夹角为90°,则这块玻璃的折射率为().A. 0.866B. 1.732C. 1.414 D . 1.5004. 在折射率为n厚度为d的玻璃平板上方的空气中有一点光源S,从S发出的光线SA以角度B入射到玻璃板上表面,经过玻璃板后从下表面射出,如图所示.若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃板中的传播时间相等,点光源S到玻璃上表面的垂直距离L应是多少?5. 如图甲所示,一个储油桶的底面直径与高均为d.当桶内没有油时,从某点A恰能看到桶底边缘的某点B.当桶内油的深度等于桶高的一半时,仍沿AB方向看去,恰好看到桶底上的d点C, C B两点相距-.求油的折射率和光在油中传播的速度.44。

光的折射三大定律

光的折射三大定律

光的折射三大定律
光的折射行为遵循三大定律,也称为斯涅尔定律。

这三大定律描述了光线从一种介质进入另一种介质时的折射规律。

以下是这三大定律:
1.第一定律(折射定律):入射光线、折射光线和法线三者在同
一平面上。

这意味着,当光线从一种介质(如空气)进入另一
种介质(如玻璃或水)时,入射光线、折射光线和垂直于界面
的法线都在同一平面内。

2.第二定律(正弦定律):正弦比与入射角和折射角的正弦成正
比。

具体表达式为:n1sinθ1=n2sinθ2
•n1 和n2 分别为两种介质的光速度比(折射率)。

•θ1 为入射角,θ2 为折射角。

3.第三定律:当光从光密介质(折射率较大)射向光疏介质(折
射率较小)时,折射光线离法线近一侧,入射角越大,折射角
也越大。

当光从光疏介质射向光密介质时,折射光线离法线近
一侧,入射角越大,折射角也越大。

光的折射定律是什么

光的折射定律是什么

光的折射定律是什么当我们把一根笔直的筷子插入水中,会惊奇地发现筷子好像在水面处“折断”了;当我们站在河边,看到水中鱼儿的位置好像比实际的更浅。

这些神奇的现象背后,都隐藏着光的折射定律在起作用。

那么,光的折射定律究竟是什么呢?要理解光的折射定律,首先得知道光是一种电磁波,它在均匀的介质中沿直线传播。

但当光从一种介质进入另一种介质时,比如从空气进入水,或者从玻璃进入空气,它的传播方向就会发生改变,这就是光的折射现象。

光的折射定律可以简单地概括为:折射光线、入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧;入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数,这个常数叫做折射率。

我们来详细解释一下这几个要点。

“折射光线、入射光线和法线在同一平面内”,法线是我们为了研究光的折射而引入的一条虚拟的垂线,它垂直于两种介质的分界面。

这就好比我们在一张纸上画三条线,其中一条垂直于纸的边缘,另外两条分别从纸的一边斜着穿过到另一边,这三条线必然都在这张纸上,不会跑到纸外面去,这就是它们在同一平面内的意思。

“折射光线和入射光线分别位于法线的两侧”,想象一下,入射光线是一个运动员从左边冲向中线,那么折射光线就像是他被中线“反弹”到了右边,而中线就是法线。

“入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数,这个常数叫做折射率”,这是光的折射定律中最核心也最定量的部分。

入射角是入射光线与法线的夹角,折射角是折射光线与法线的夹角。

不同的介质具有不同的折射率,比如真空的折射率约为 1,空气的折射率略大于 1,水的折射率约为 133,玻璃的折射率约为 15 等等。

这意味着,当光从一种介质进入另一种介质时,入射角的正弦值与折射角的正弦值的比值是固定的,由这两种介质的性质决定。

为了更直观地理解光的折射定律,我们可以通过一些实验来观察。

比如,我们可以用一个透明的玻璃砖,让一束激光从一侧斜着射入玻璃砖,然后在另一侧观察折射光线的方向。

通过测量入射角和折射角,并计算它们的正弦值之比,我们就可以验证光的折射定律。

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9、在下列各现象中,属于光的折射的现象的是( B ) A 在阳光照射下,人在地面上形成影子 B 筷子的一部分放在盛水的碗里,看上去向上弯折 C 用平面镜可以改变太阳光的传播方向,用来照亮室内 的天花板 D 栽在河边上的树,能在水中形成“倒影”
10、如图1-2-5所示,一束光线斜射入容器中,并在容 器底部形成一光 斑,这时往容器中逐渐加水,则光 斑的位置( B ) A 慢慢向右移动 B 慢慢向左移动 C 慢慢向水面移动 D 仍在原来位置不动
第四章 光的折射
1 光的折射定律
(一)光的反射和折射现象
光射到界面时,能进入另一种介质,同时又回 到原来的介质,这样的现象分别叫光的折射和反射
●光的反射
光射到介质1、介质2的界面时,一部分光返回 法线 到介质1的现象 A B
入射光线 入射角 反射角 反射光线
平面镜 O (1)反射光线、入射光线、法线共面
d=
3 L 3
AB c 2L t AB . v n c
折射定律应用1:
人在水上看到物体的 像,比实际物体位置偏 上,感觉水比较浅。
从上向下看,
实际深度H 视深h 折射率n
折射定律应用2:
假设地球表面不存在大气层,那么人们观察 到的日出时刻与存在大气层的情况相比, A.将提前 B.将延后 C.在某些地区将提前,在另一些地区将延后 D.不变
3.决定式:某介质的折射率,等于光在真空中的 速度C与光在介质中的速度v之比:
n=
说明:(1)n的大小与介质有关,与i和r无关,对于 确定介质,n是定值 (2)折射率无单位,任何介质的折射率皆大于 1(n>1)(原因呢?)(动摩擦因数值特点呢?)
c v
4.几种介质的折射率
介质 金刚石 二氧化碳
折射率 2.42 1.63
没有大气
有大气
折射定律应用3:
光的色散现象
白色的光实 际上是由各 种单色光组 成的复色光。 复色光通过 透明介质以 后分解成单 色光的现象 叫做色散。
(四)用光的折射解释自然现象
水中鱼的实际位置比看上去的要深.
所以由于光的折射, 空气 池水看起来比实际 的浅。 水
眼 睛 受 骗
S/
S
下一页
B

P
Q
海市蜃楼是:由于空气疏密不均匀使光线发生折射 造成的。
由于空气疏密发生变化而折射,逐渐向地面弯曲(如下 图),进入观察者眼中,于是就看到地平线以外的景物了。
下一页 主菜单
exit
一:画出下列图中的折射光线
N 空 气 Q N/ 水
P
2、 长河落日圆”的壮美诗句, 诗人观察到的落日并不是太 阳的实 际位置,而是光线 经过不均匀大气时发生了 折射 而成的像,如图1-2______ 1所示 ,太阳实际在图中 乙 位置(选填“甲”或 ______ “乙”) 3 1-2-2所示是光从 空气斜射入玻璃的光路图, 50 度, 由图可知,反射角是____ 30 度. 折射角是____
A
N α β
O
B
四线共面,
二角相等. 法线:NN’ 折射角:γ
N’
法线垂直水面
C
(二)光的折射定律
1.折射:光从介质1斜射入介质2时,传播方向发生改变 的现象
● 规律
(1)入射光线、折射光线、 法线在同一平面内. (2)入射光线和折射光 线分居法线两侧
(3)当入射角增大时, 折射角也随着增大
入射光线
sinθ1/sinθ2 =n12. 即____________ 思考:入射角的正弦与折射角的正弦的比为常 数,它跟什么因素有关呢?
光传播所通过的物质(介质)
(三)介质的折射率
1. 定义:光从真空射入某种介质发生折射时,入射角i 与折射角r的正弦比值,叫做这种介质的折射率n。 2.定义式
sini n= sinr
图1-2-1
图1-2-2
4、下例现象中不属于光的折射现象的( B) A、池塘中的水看起来比实际的浅 B、夜晚池塘中有一个月亮的影子 C、有经验的渔民叉鱼要对着稍低 于鱼的位置叉去 D、透过不平的玻璃看到窗外变 形的景物
返回
5、 岸上的人看池中有 鱼在水中游泳,其中云是 由于光的 反射 形成的虚象, 鱼是由光的 折射 形成的 虚象,水中的鱼看岸上的 人,比实际的 高 。
1.49 1.49
1.49 1.49 1.49
1.49 1.51 1.50
入射角正弦和折射 角正弦比值相等
6 7 8
1.51
=
C
斯 涅 耳 定 律
2.光的折射定律
光的折射定律视频
同一平面 内,入射 入射光线、折射光线和法线在 __________ 法线 两侧;入射角的正弦与 光线与折射光线分居 _____ 常数 。 折射角的正弦之比为一 _____
入射角
1
2 3
折射角
θinθ
2
6.70 12.10 150 200 300 400 500 800
50 100
1.49
1.49
光由空气射入玻璃时入射 4 角θ1和出射角θ2的数值表:
5
13.40 16.70 1.50 19.60 1.53 25.20 1.59 30.70 1.63 40.60 1.97
(2)反射光线、入射光线分居法线两测
(3)反射角等于入射角(光线与法线的夹角) (4)光路可逆:沿原来的反射光线入射,将沿原来入 射光线射出
筷子怎么折断了?
如果是一束光由空气斜射入空 气中,会发什么现象?
探究活动: 将一束激光射入空杯底,记下 光斑的位置,保持入射光线方向不 变,慢慢向杯中倒水。观察光斑的 A N 位置是否改变? α 光从一种介质斜射 O 入另一种介质时,传播 方向会发生偏折,这种 γ 现象叫做光的折射。 N’ B C
exit
分析:
自P点射向空气中的光 线PA和PB
在水面处发生了折射, 折射光线是AQ与BQ/
Q Q/ B A 空气
眼睛对着折射光 线看去,觉得光 好像是从水中P/点 射出来的。
P/点在P点的上方
P/

用相同的方法分析铅笔在水下部 分的各点,最后得到的结果是水 中的部分好象向上偏折了。
P
A/
A
空气
海 市 蜃 楼
光经过不均匀的大气时发生折射, 形成的虚像。
介质 岩盐 酒精 水 空气
折射率 1.55 1.36 1.33 1.00028
玻璃
水晶
1.4-2.0
1.55
真空折射率 n = 1
意义:反映介质对光的偏折能力的大小 折射原因:光在不同介质中的速度不同
例题:如图所示,一块两对面平行的玻璃砖的 厚度为L,现测得该玻璃砖的折射率为1.73,如 0 果光从上表面射入的入射角i为60 时,求: (1)从下表面射出玻璃砖的光线相对于入射光 线的侧移d; (2)光在玻璃砖中传播的时间t。
图1-2-5
图1-2-6
11、一束光从空气射入某种透明液体,已知入射光线与
法线的夹角为45 °,反射光线与折射光线的夹角为 450 105°,则反射角的大小是_______ ,折 射角的大小是 ________. 300
图1-2-4
C
12、如图6-4所示,将刻度尺斜插入水中,从不面 看去水中尺子的刻度情况( A ) A、变得密了 B、变得疏了 C、一部分变密,一部分变疏 D、疏密没有变化
θ1

空气
折射光线
(4)光路可逆:沿原来的折射光 线入射,将沿原来入射光线射出
θ2
思考;入射角、折射角大小关系与介质的关系 ? 当光从空气斜射入水 中(或玻璃中)时, 折射角小于入射角
当光从水(或玻璃) 斜射入空气中,折射 角大于入射角
空气 水
实验探究:分析表 格数据,入射角和 折射角有什么定量 关系呢?
有经验的渔民,使用钢叉向水下 叉鱼时,总是向所看见的鱼的下 方投叉,你能说出这样做的道理 吗?
6、 A B C D 7、 便会觉得池底比实际深度( A B C D
( C )
)B
大于 入射角,光 8 ______ 小于 入射角. 从空气中斜射入水中折 射角_______ (填“大于”、“小于”或“等于”)
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