粤教版物理3-4配套文档：第4章 第1节 光的折射定律 含解析
高中物理：4.1《光的折射定律》学案 粤教版选修3-4
光的折射定律 学案 【基础知识归纳】［例1］如图14—2—1所示，在清澈平静的水底，抬头向上观察，会看到一个十分有趣的景象：（1）水面外的景物（蓝天、白云、树木、房屋），都呈现在顶角θ＝97°的倒立圆锥底面的“洞”内；（2）“洞”外是水底的镜像；（3）“洞”边呈彩色，且七色的顺序为内紫外红． 试分析上述水下观天的奇异现象．图14—2—1【解析】 水面外的景物射向水面的光线，凡入射角0≤i ＜90°时，都能折射入水中被人观察到（图a ）．根据折射定律，在i ＝90°的临界条件下 n ＝r i sin sin sin r ＝n n i 1sin =＝sin i 0． 因为水的临界角i 0＝48.5°，所以，倒立圆锥的顶角为θ＝2r ＝2i 0＝97°水底发出的光线，通过水面反射成虚像，也可以在水下观察到．但是由于“洞”内有很强的折射光，所以只有在“洞”外才能看到反射光（尤其是全反射光）造成的水底镜像（图b ）． 光线从空气中折射入水中时，要发生色散现象：红光的折射率最小，偏向角最小；紫光的折射率最大，偏向角最大．因为眼睛感觉光线是沿直线传播的，所以从水中看到的彩色“洞”边，是内紫外红（图c ）．【说明】 本题所给的三种景象对应着三个不同的物理规律：折射、反射和色散．在简要解释物理现象时，首先要将现象和物理规律联系起来，要从规律入手，归纳总结出产生现象的原因．【设计意图】 通过本例说明应用折射、反射和色散的规律分析解释现象的思路方法． ［例2］某水池，实际深h ，垂直水面往下看，其视深为多少？（设水的折射率为n ）【解析】 如图14—2—2，作两条从水底发出的折射光线，一条垂直射出水面，一条入射角小于5°，这两条折射光线延长线的交点就是看到的S 的像，由图可见，像的深度变浅了．在△AS ′O 中，tan α＝h AO'；在△ASD 中，tan γ＝h AO．所以h h '=γαtan tan ① 因为α、γ小于5°，所以tan α≈sin α，tan γ≈sin γ．代入①得h ′＝n h 1sin sin =αγh ．【说明】 在岸上看河底，底变浅；在水中看岸边树，树变高．【设计意图】 通过本例说明视深的求解方法并使学生从理论计算的结果进一步理解观察水中物体变浅的道理．［例3］半径为R 的半圆柱形玻璃砖的横截面如图14—2—3所示，O 为圆心，光线Ⅰ沿半径方向从a 处射入玻璃后，恰在O 点发生全反射．另一条光线Ⅱ平行于光线Ⅰ从最高点b 射入玻璃砖后，折射到MN 上的d 点．测得Od ＝4R ，则玻璃砖的折射率多大？ 【解析】 设光线Ⅱ的入射角和折射角分别为i 、r ，在△bO d 中，bd ＝41722=+Od Ob R ，sin r ＝1717=bdOd ， 由折射定律，有r isin sin ＝n ，即sin i ＝1717n ．又光线Ⅰ与Ⅱ平行，且在O 点恰好发生全反射，有sin i ＝n 1，所以1717n ＝n 1．从而得n ＝417≈2.03【说明】 解答这一类问题要抓住折射定律和全反射的条件这个关键．在分析、研究光路时，常要假设某一条光线恰能符合题意要求，再据此画出其反射、折射或全反射的光路图，作出推断或求解．【设计意图】 通过本例说明利用折射定律和全反射的条件分析解决问题的方法．［例4］如图14—2—4所示，一立方体玻璃砖，放在空气中，折射率为n ＝1.50．平行光束从立方体的顶面斜射入玻璃砖，然后投射到它的一个侧面．问：（1）这光线能否从侧面射出？（2）若光线能从侧面射出，玻璃砖折射率应满足什么条件？【解析】 该题主要考查的内容为折射定律和全反射的条件．正确的分析和解答为：（1）因为玻璃的临界角为C ＝sin －15.11sin 11-=n＝41.8°由图知：折射角r 总小于C ＝41.8，所以折射光在侧面的入射角i ′总大于（90°－41.8°）＝48.2°＞C ，因而光线在侧面要发生全反射而不能射出．（2）因r 总小于临界角，要在侧面能射出，i ′也应小于临界角即r ＜C ，i ′＝（90°－r ）＜C ，所以C ＞45°．这就要求玻璃折射率n 满足：n 1＝sin C ＞sin45°＝22．解得：n ＜2【设计意图】 通过本例说明解决光的折射现象中临界问题的方法．［例5］如图14—2—5所示，三棱镜的横截面是一直角三角形，∠A ＝90°，∠B ＝30°，∠C ＝60°，棱镜材料的折射率为n ，底面BC 涂黑．入射光沿平行于底面BC 的方向射向AB 面，经AB 面和AC 面折射后射出．（1）求出射光线与入射光线延长线间的夹角．（2）为使上述入射光线能从AC 面出射，折射率n 的最大值为多少？【解析】 （1）设光在AB 面上入射角为i ，折射角为α，在AC 面上入射角为β，折射角为r ，由折射定律sin i ＝n sin α，其中i ＝60°，sin α＝n n2360sin 1=︒α＋β＝90° 则sin β＝cos α＝n 23n 4sin 122-=α-对AC 面，由折射率的定义得 sin r ＝n sin β＝n 23423422-=-n n n由δ＝（i ＋α）＋（r －β）得δ＝arcsin 2342-n －30°（2）要使光从AC 面出射，应有sin r ≤1，即2342-n ≤1，解得n ≤27【说明】 入射光线与出射光线之间的夹角δ称为偏向角，从上面计算可以看出偏向角与棱镜的折射率有关，同时，还和顶角有关，顶角越大，偏向角也越大（同一入射角时），即出射光线向底面方向偏折的程度也越大，如果组成三棱镜的介质相对周围是光疏介质，出射光线将向顶角方向偏折．上述入射光应为单色光，如果入射光是复色光，由于三棱镜对于不同色光的折射率不同，出射光线的偏向角度就不同，频率越小的光（例如红光）偏向角越小，频率越大的光，偏向角也越大，这就是三棱镜对复色光有色散作用的原因．【设计意图】 通过本例说明光通过棱镜的折射情况，帮助学生加深理解光的色散现象．【基础练习】1．一束光从空气射向折射率n ＝2的某种玻璃的表面，如图14—2—6所示，i 代表入射角，则①当i ＞45°时会发生全反射现象②无论入射角i 是多大，折射角r 都不会超过45°③欲使折射角r ＝30°，应以i ＝45°的角入射④当入射角i＝arctan2时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直以上判断正确的是A．①②③B．②③④C．①②D．①④【解析】发生全反射的条件之一是：光线从光密介质射向光疏介质，故②对①错．由sin i/sin r＝n可知，③④都对，应选B．【答案】 B2．如图14—2—7所示，把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，且让半球的凸面向上，从正上方（对B来说是最高点）竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的文字，下面的观察记录正确的是①看到A中的字比B中的字高②看到B中的字比A中的字高③看到A、B中的字一样高④看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高A．①④B．只有①C．只有②D．③④【解析】通过立方体观察像比物高，通过球体观察物像重合．如下图所示．【答案】 A3．某种色光在传播过程中，下面说法正确的是A．当它的频率不发生改变时，一定是在同一种介质中传播B．当它的速度由小变大时，一定是从光疏介质进入光密介质C．当它的速度由小变大时，一定是从密度大的介质进入密度小的介质D．当它的波长由长变短时，一定是从光疏介质进入光密介质【答案】 D4．两井口大小和深度相同的井，一口是枯井，一口是水井（水面在井口之下），两井底都各有一只青蛙，则A．枯井中青蛙觉得天比较小，水井中青蛙看到井外的范围比较大B．枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较小C．枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较大D．两只青蛙觉得井口一样大，水井中青蛙看到井外的范围比较大【解析】如图所示，θ1＜θ2，则水井中青蛙看到井外的范围比较大，θ1＞θ2′，故枯井中青蛙觉得天大．【答案】 C5．一单色光通过玻璃三棱镜或玻璃中的三棱气泡，图14—2—8中的光路可能正确的是图14—2—8【答案】 C6．如图14—2—9所示，在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜，里面是空气，一束光A从棱镜的左边射入，从棱镜的右边射出时发生了色散，射出的可见光分布在a点和b点之间（见图14—2—9），则A．从a点射出的光是红光，从b点射出的光是紫光B．从a点射出的光是紫光，从b点射出的光是红光C．从a点和b点射出的光都是红光，从ab中点射出的光是紫光D．从a点和b点射出的光都是紫光，从ab中点射出的光是红光【答案】 B7．如图14—2—10所示，MNP是一全反射棱镜，眼睛从这个全反射棱镜中看到物体AB像的情况是图14—2—10①像在P M的上方②像在P N的下方③像是倒立的虚像④像是倒立的实像以上判断正确的是A．①④B．②③C．①③D．②④【答案】 B【能力突破】8．在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形透光平面，若透光圆面的半径匀速增大，则光源正A．加速上升B．加速下沉C．匀速上升D．匀速下沉【答案】 D9．abc为全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如图14—2—11所示，一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点O的位置保持不变，改变光线的入射方向（不考虑自bc面反射的光线）A．使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出B．使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则紫光将首先射出C．使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面D．使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面【解析】白光由从红到紫七种色光组成，同一种介质对它们的折射率，从红光到紫光逐渐增大．在同一种介质中产生全反射，它们的临界角不同．由公式sin C ＝n 1，n 越小，C 越大．红光折射率最小，则临界角最大．光垂直入射到ac 面，在ab 面发生全反射，则临界角C ≤45°．当光沿顺时针方向偏转入射，其入射角C 减小，如图（1）所示，首先小到红光临界角以下，红光先射出ab 面，A 对B 错．当光沿逆时针方向偏转入射，其入射角增大，不可能有光线在ab 面上射出，C 、D 都错．如图（2）所示．【答案】 A10．三棱镜的横截面的三个角分别为∠A ＝10°，∠B ＝80°，∠C ＝90°，如图14—2—12所示，一束单色光垂直于三棱镜的一个侧面BC 射入三棱镜中，这束光在棱镜中需要经过几次全反射才能折射到空气之中（设光在这种棱镜中发生全反射的临界角为42°），作出光路图，并回答．【解析】 由图和反射定律知，每经过一次反射，光线的入射角减小10°，第5次时入射角为40°，小于临界角，故不再发生全反射．【答案】 光路图如下图所示．四次全反射．11．如图14—2—13所示，一根竖直插入水中的杆AB ，在水中部分长1.0 m ，露出水面部分长0.3 m ，已知水的折射率为34，则当阳光与水平面成37°时，杆AB 在水下的影长为_______m ．图14—2—13【解析】 光路如图所示．sin r ＝sin53°/n ＝0.6，则r ＝37°，影长s ＝0.3tan53°＋1·tan37°＝1.15 m【答案】 1.1512．水中一标竿齐水面的刻度为零，水面以上刻度为正，以下刻度为负．人浮于水面与标竿相距L 处，且水面上标竿的2/2 m 刻度的倒影与水下－2m 刻度的像重合．若水的折射率为2，要看到水面上2/2 m 刻度的倒影与水下－5m 的刻度的像重合，人需后退的距离为多少？【解析】 由r i sin sin ＝n 可求得L ＝1 m ．再由n ＝r i ''sin sin 可求得x ＝1 m ．【答案】 1 m※13．单色细光束射到折射率n ＝2的透明球表面，光束在过球心的平面内，入射角i ＝45°．研究经折射进入球内后又经内表面反射一次，再经球面折射后射出的光线，如图14—2—14所示，（图上已画出入射光和出射光）图14—2—14（1）在图上大致画出光线在球内的路径和方向．（2）求入射光与出射光之间的夹角α．（3）如果入射的是一束白光，透明球的色散情况与玻璃相仿，问哪种颜色光的α角最大，哪种颜色光的α角最小?【解析】 （1）如下图所示（2）由折射定律 r i sin sin ＝n ①得sin r ＝2122/2sin ==n i r ＝30°由几何关系及对称性，有 2α＝r －（i －r ）＝2r －i ② α＝4r －2i ②′ 以r ＝30°，i ＝45°代入得 α＝30°（3）红光α最大，紫光α最小． 【答案】 （1）如图；（2）30°；（3）红光α最大，紫光α最小。
物理：4.1_光的折射定律_学案1(粤教版选修3-4)
§4。
1 光的折射定律【学习目标】一、知识与技能(1)了解介质的折射率与光速的关系;（2）掌握光的折射定律；（3）掌握介质的折射率的概念．二、过程与方法三、通过观察演示实验，了解到光在两种介质界面上发生的现象(反射和折射),观察反射光线、折射光线随入射角的变化而变化,培养观察、概括能力，通过相关物理量变化规律的学习,培养分析、推理能力．四、情感、态度与价值观五、渗透物理研究和学习的科学态度的教育．实验的客观性与人的观察的主观性的矛盾应如何解决，人的直接观察与用仪器探测是有差别的,我们应用科学的态度看待用仪器探测的结果．【学习重点】光的折射定律、折射率．折射率是反映介质光学性质的物理量，由介质来决定．【知识要点】(1）光的折射现象如图所示,当光线射到两种介质的分界面上时，一部分光被反射回原来的介质，即反射光线OB.另一部分光进入第二种介质，并改变了原来的传播方向，即光线OC，这种现象叫做光的折射现象，光线OC称为折射光线。
实验证明，折射光线仍在入射面内，与入射光线分居法线两侧，折射光线与法线的夹角称为折射角 （r ）。
（2）折射定律①内容：折射光线跟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.②折射率：光从真空斜射入某种介质发生折射时,入射角i 的正弦跟折射角r 的正弦之比n ，叫做这种介质的折射率:ri n sin sin。
（3）折射现象中的光路可逆上一节讲到反射现象中光路是可逆的，那么折射现象中光路是否可逆呢?回答是肯定的，光路也可逆。
在图中,人所看到的物体的位置比实际位置要“浅”。
假若水中有一条鱼，鱼所看到外面物体的位置会怎样？如图所示,物点S 发出的光 （或反射的光）射向水面并发生折射，我们取其中两条光线研究，两折射光线被鱼眼接收,则鱼看到物点S 的位置是在S’点。
【问题探究】问题1。
怎样理解折射率?解答:（1)折射率是用光线从真空射入介质，入射角正弦与折射角正弦之比定义的,由于光路可逆,入射角、折射角随光路可逆而“换位”,因此，在应用时折射率可记忆为n=sin （真空角)/sin(介质角)。
粤教版高中物理选修3-4：光的折射定律_课件1
任何介质的折射率都一定大于1吗?为什么呢?
答案:一定,由 n=������������ 知,任何介质中的光的传播速度不能大于真
空中的光速,只能接近于真空中的光速,故任何介质的折射率都 大于1。
【例2】 (多选)一束光从某种介质射入空气中时,入射角θ1=30°,
折射角θ2=60°,折射光路如图所示,则下列说法正确的是( )
入射角、 入射角:入射光线与法线的夹角 折射角 折射角:折射光线与法线的夹角
折射光线与入射光线、法线在同一平面内,折射光线和 入射光线分别位于法线的两侧;入射角的正弦跟折射角 折射定律 的正弦成正比。如果用 n 来表示这个比例常数,就有 ������������������������������������γi =n
如果要拍摄自己在镜中的照片,应怎样操作?
答案:因为光反射时光路是可逆的,所以自己如能从镜中看 到照相机镜头,即可拍出自己在镜中的照片。
【例1】 如图所示,光线以入射角θ1从空气射向折射率为n= 2 的玻璃表面。
(1)当入射角θ1=45°时,反射光线与折射光线间的夹角θ为多大? (2)当入射角θ1为多少时,反射光线与折射光线垂直?
二、折射率
1.物理意义:反映介质的光学性质的物理量。 2.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γ的正弦之比,叫做这种介质的绝对折射率,简称折射率。 3.研究表明,光在不同介质中的速度不同,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=������������。
射光线间的夹角为 θ=105°。
(2)当反射光线与折射光线垂直时,有
θ1'+θ2=90°
则
n=ssiinn
2024年秋沪粤版八年级物理上册 3.4 光的折射规律(课件)
A
A'
二、光的折射规律
实验记录：
法线
入射光线
i
O
光的折射：光由一种介质
r
斜射入另一种介质时，传
播方向会发生偏折的现象。
空气 界面 水（其他介质） 折射光线
二、光的折射规律
实验记录：
空气—水 ∠i
∠r 水—空气 ∠i
∠r
1
1
2
2Байду номын сангаас
3
3
二、光的折射规律
二、光的折射规律
光的折射定律： ①反射光线与折射光线、法线在同一平面内； ②折射光线与入射光线分居在法线的两侧； ③当光线从空气射入其它介质时，折射光线靠近法线; （ 折射角小于入射角） ④当光从其它介质斜射入空气中时折射光线远离法线。（ 折射角大于入射角） ⑤在光的折射现象中，光路是可逆的。
课堂小结
光的 折射
折射现象：当光从一种介质斜射入另一种 介质时，传播方向发生偏折
折射规律
空气中的角大
在折射现象中，光路可逆
生活中的折射现象
课堂练习
1.下列所示光路图中能反映光从玻璃斜射入空气中的是 （C ）
空气 玻璃
空气 玻璃
A
B
空气 玻璃
C
空气 玻璃
D
课堂练习
2.在湖边看平静湖水中的“鱼在云中游”， 则（ B ） A、“鱼”是光的反射形成的虚像，“云”是光的折 射形成的虚像 B、“鱼”是光的折射形成的虚像，“云”是光的反 射形成的虚像 C、“鱼”和“云”都是光的反射形成的虚像 D、“鱼”和“云”都是光的折射形成的虚像
二、光的折射规律
铅笔为什么会弯折？
法线
二、光的折射规律
光的折射定律-粤教版选修3-4教案
光的折射定律-粤教版选修3-4教案一、教学目标1.了解光的折射定律的概念；2.掌握光的折射定律的表述方式；3.理解光在不同介质中的传播规律；4.能够运用光的折射定律解决相关问题。
二、教学重点1.光的折射定律的概念；2.光的折射定律的表述方式；3.光在不同介质中的传播规律。
三、教学难点1.运用光的折射定律解决相关问题。
四、教学内容根据教学目标、教学重点和教学难点，本节课的具体教学内容如下：1. 光的折射定律的概念（1）引入：介绍光的折射现象。
（2）学习：介绍光的折射定律的概念。
光的折射定律是指：光线从一种介质射入另一种介质时，在两种介质的交界面上，入射角与折射角的正弦之比恒定。
（3）讨论：探讨什么是折射角、入射角和正弦值。
2. 光的折射定律的表述方式（1）学习：介绍光的折射定律的三种表述方式。
a.$ \frac{sin i}{sin r}=\frac{v_1}{v_2} $b.$ \frac{sin i}{sin r}=n_{21} $c.$ n_1 sin i=n_2 sin r $（2）导出：导出以上三种表述方式。
3. 光在不同介质中的传播规律（1）引入：介绍光在不同介质中的传播现象。
（2）学习：介绍光在不同介质中的传播规律。
a.真空中光的速度等于光速常数 c。
b.光在不同介质中的传播速度不同。
c.光线入射到介质表面时，发生反射和折射。
（3）观察：观察并分析光在三种不同介质中的传播。
4. 运用光的折射定律解决相关问题（1）学习：介绍如何利用光的折射定律解决问题。
（2）实例：通过实例演示如何运用光的折射定律解决问题。
五、教学方法本课将采取以下教学方法：1.讲授法：教师通过演示、讲解等方式，向学生介绍光的折射定律等相关知识。
2.分组探究法：教师将学生分成小组，让他们自主探究光在不同介质中的传播规律。
3.实验法：通过实验演示光在不同介质中的传播现象，加深学生对相关知识的理解。
六、教学评价本节课将采用以下评价方式：1.课堂回答：教师在讲解时，不定期提问学生，或通过课堂问答的方式，考察学生对光的折射定律等相关知识的理解。
2019-2020年高中物理 第四章4.1《光的折射定律》教案 粤教版选修3-4
2019-2020年高中物理第四章4.1《光的折射定律》教案粤教版选修3-4【教学课时】1课时【教学用具】小激光光源、一杯水、一条小鱼(大烧杯中)、半圆形玻璃砖、直尺、量角器、小黑板、挂图(折射现象)、硬币。
【教学目标】1. 知识与技能(1)知道以下概念：光的折射现象、折射光线、折射角。
(2)理解光的折射规律。
(3)理解光路的可逆性在折射现象中也存在。
(4)能举例说明生活中的折射现象。
2. 过程与方法(1)由观察实验现象入手，通过教师引导，帮助学生分析、概括出相应结论。
培养学生的观察能力，训练学生的分析、概括能力。
(2)体验由折射引起的错觉。
3. 情感、态度与价值观(1)在实验中养成实事求是的科学态度。
(2)初步领略折射现象的美妙，获得对自然现象、对生活的热爱、亲近的情感。
(3)利用折射现象中的因果关系，使学生认识客观事物中因果关系的重要性(入射角决定折射角和反射角)。
【教学重点】光的折射规律。
【教学难点】用光的折射规律解释有关现象。
【教学过程】一、实验探究：光的折射规律1．引入课题问题一：展示视频“海市蜃楼”，观察教科书图4-4-1 。
它们是怎样形成的？问题二：放大镜为什么能起放大作用？问题三：前面学了平面镜成像的例子，如水中倒影，是由于光从空气射向水面，又反射回到空气中，进入人眼形成的像。
但水中倒影比物体本身更暗淡，为什么呢？2．教师演示图4-4-2（可往水中加点墨水或牛奶，增强可视性），要求学生填空。
出示小黑板内容（亦可以课件呈现）。
(1)观察到的现象①光的传播方向在水面发生突变。
②同时出现反射现象和折射现象。
③入射光线分解为反射光线和折射光线（进入人眼的是反射光线，弱于入射光线，故看起来偏暗）。
(2)相关名称3．实验探究：光的折射规律参考教科书（无玻璃砖者可选此)。
(1)器材：小激光光源、半圆形玻璃砖、量角器、直尺。
(2)要求学生带着下列问题去观察：①光的传播方向改变吗（若不改变，光路应为AOA′方向)？②与OA′相比，折射光线是偏离还是靠近法线？③使入射角增大，则折射角如何变化？入射角减小呢？(3)由学生上台演示图4-4-3实验三次，教师指导学生如何操作，引导台下学生观察、思考，得出结论。
高中物理 第4章 光 第1节 光的折射定律教师用书 粤教版选修34
第一节光的折射定律1．(3分)光在同一种均匀介质中如何传播？【答案】沿直线传播2．(3分)光在传播过程中遇到不透明物体将会怎样？【答案】不能继续传播，要发生反射3．(4分)光在传播过程中遇到另一种透明物质时又会如何？【答案】垂直介面入射时直线传播不垂直时光束要发生折射学生P43一、光的折射规律的实验探究1．光的折射光从一种介质射向两种介质的分界面时，一部分光线进入另一种介质而偏向另一个传播方向的现象．2．入射角与折射角入射角：入射光线与法线之间的夹角，一般用i表示．折射角：折射光线与法线之间的夹角，一般用γ表示．3．折射定律(1)内容：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；入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．(2)表达式：sin isin γ＝n.二、折射角与光速的关系1．光密介质和光疏介质(1)光密介质：光在其中的传播速度慢的介质．(2)光疏介质：光在其中的传播速度快的介质．2．折射角与光速的关系入射光线所在介质中的传播速度v 1、折射光线所在介质中的传播速度v 2与折射角γ的关系是sin i sin γ＝v 1v 2. 三、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γ的正弦之比，叫做这种介质的折射率．用n 表示．2．定义式n ＝sin i sin γ. 3．折射率与光速的关系n ＝c v .学生P 43一、对光的折射现象的理解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，但并非一定要变化，当光垂直界面入射时，光的传播方向就不变化．2．光的速度光从一种介质进入另一种介质时，速度一定变化，当光垂直界面入射时，光的传播方向虽不变，但也属于折射，因为光传播的速度发生了变化．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发生折射时，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关系而定．4．光路可逆折射现象中光路是可逆的． 分析光的折射问题时，应先画出光路图，确定好界面和法线入射角、折射角均以法线为标准来确定，而不能以界面为标准二、对折射率的正确理解1．关于正弦值当光由真空中射入某种介质中，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但正弦值之比是一个常数．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，说明常数反映着该介质的光学特性．3．光传播速度介质的折射率n跟光在其中的传播速率v有关，即n＝cv，由于光在真空中的传播速率c大于光在任何介质中的传播速率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．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．中，为介质中的光线与法线的夹角，不一定为折射角一、光的折射现象的分析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．某些地区将提前，在另一些地区将延后D．不变【导析】将大气层看成数层折射率由上到下(地球表面)依次增大的均匀介质层叠合而成的；光由折射率较小的介质斜射向折射率较大的介质时，光线将向法线偏折，以上两点相结合即可确定光在大气中的传播情况．【解析】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′点时看到日出；而地球表面有大气层时，由于空气的折射率大于1，并且离地球表面越近，大气层的密度越大，折射率越大，太阳光将沿如图所示AB曲线进入在B处的人眼中，使在B处的人看到日出，但在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，相当于日出时刻提前了，所以无大气层时日出的时间将延后．故选B .【答案】 B 建一个光在折射率逐渐增大的介质中传播的物理模型是顺利解决此题的关键，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】 由介质折射率定义式n ＝sin i sin γ可知，当光以相同的入射角i 射入不同介质时，折射率越大的介质中光的折射角越小，偏折越大，故C 对．【答案】 C二、介质折射率的计算光线以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 ＝3.0×108m/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？说明理由．【导析】 先画出玻璃与空气的界面，再过入射点作出界面的垂线即为法线，然后根据光的反射定律和折射定律作出入射光线、反射光线和折射光线．求出折射角γ后，据n ＝sin i sin γ求出n ，当入射角变化时，sin i sin γ这一比值保持不变，即玻璃的折射率并不改变，据n ＝c v求出v . 【解析】 (1)由题意知入射角i ＝60°，反射角β＝60°，折射角r ＝180°－60°－90°＝30°，折射光路图如图所示．(2)n ＝sin i sin γ＝sin 60°sin 30°＝3， 据n ＝c v 得v ＝c n ＝3.0×1083m/s ， v ＝1.7×108 m/s.(3)据n ＝sin i sin γ得sin γ＝sin i n， 把sin i ＝sin 45°＝22及n ＝3代入上式，可求得：sin γ＝66， 所以γ＝arcsin 66. (4)折射率不会变化，折射率由介质和入射光的频率决定，而跟入射角的大小无关．【答案】 (1)见解析 (2)1.7×108 m/s (3)arcsin66 (4)见解析本题考查反射定律，2．一个圆柱形筒，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．【解析】 根据题中的条件作出光路图如图所示．(1)由图可知．sin γ＝d d 2＋H 2，sin i ＝d d 2＋h 2折射率：n ＝sin i sin γ＝d 2＋H 2d 2＋h 2＝122＋162122＋92＝43. (2)传播速度：v ＝c n ＝3.0×10843m/s ＝2.25×108 m/s. 【答案】 (1)43(2)2.25×108 m/s1．若某一介质的折射率较大，那么( )A ．光由空气射入该介质时折射角较大B ．光由空气射入该介质时折射角较小C ．光在该介质中的速度较大D ．光在该介质中的速度较小【解析】 由n ＝sin i sin γ可知，光由空气射入介质时的折射角是由折射率n 和入射角i 共同决定的，所以A 、B 均错误；由n ＝c v可知，介质的折射率越大，光在该介质中的速度越小，故C 错误，D 正确．【答案】 D2．关于光的折射现象，正确的判断是( )A ．光的传播方向发生改变的现象叫光的折射B ．折射定律是托勒密发现的C ．人观察盛水容器的底部，发现水变浅了D ．若光从空气射入液体中，它的传播速率一定增大【解析】 光的传播方向发生改变可以是反射，也可以是折射，A 选项错；折射定律是斯涅耳发现的，B 项错；人观察盛水的容器底部，发现水变浅，这是折射现象，C 项对；由折射定律知光从空气射入液体速度应减小，D 项错．【答案】 C3．如图4－1－1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如图中所示，由此可以判断( )图4－1－1A ．光在介质Ⅱ中的传播速度最小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 1sin45°＝n 2sin40°，n 1<n 2，n 2sin26°＝n 3sin40°，n 2>n 3，而n 1sin45°sin26°＝n 3sin 240°，所以n 1>n 3，即n2>n1>n3，B项对，D项错．由n1v1＝n2v2＝n3v3＝c，可知v2<v1<v3，A项对，C项错．【答案】AB4．如图4－1－2所示，光线以入射角θ从空气射向折射率n＝2的透明介质表面，则当入射角为45°时，反射光线与折射光线的夹角为多少？图4－1－2【解析】当入射角为45°时，可由折射定律算出其折射角为30°，故反射光线与折射光线间的夹角为180°－45°－30°＝105°.【答案】105°。
2023年新教材高中物理第4章光及其应用第1节光的折射定律课件粤教版选择性必修第一册
小练 | 随堂巩固
1．下列关于光的折射及折射率的说法正确的是
()
A．光由一种介质进入另一种介质时，光的传播方向一定发生改变
B．放入盛水的碗中的筷子，看起来像折了一样，是光的折射
C．光由水射入空气中，折射角小于入射角
D．光在折射率大的介质中传播速度大
【答案】B
【解析】当光垂直交界面射入时，传播方向不变，A 错误；从水中 筷子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，所以看起来 筷子像折了一样，是光的折射，B 正确；光由水射入空气中，折射角大 于入射角，C 错误；由 n＝vv得，光在折射率大的介质中的传播速度小， D 错误．
1．折射率的定义式中θ1为真空(空气)中的光线与法线的夹角，不一 定是入射角；θ2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．
核心素养应用
解决光的折射问题的常规思路和两类典型的问题
③科学探究：通过实验，理解光的折射定律．通过实验，了解激光 的特性．会用双缝干涉实验测量光的波长．
④科学态度与责任：演示光沿水柱(或弯曲的玻璃柱)的传播．通过 查资料，了解光缆的结构，分析光的全反射在光纤中是如何进行的．演 示双缝干涉和单缝衍射现象，观察双缝干涉和单缝衍射图样，并以此说 明光具有波的性质．利用生活中的器材设 计实验，观察光的薄膜干涉现象，讨论薄 膜干涉的原因．通过调查研究，收集光 的偏振现象应用的实例．观看3D电影， 查阅资料，了解3D电影的原理．
3．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 身及光的性质共同决定，不随入射角、折射角的变化而变化． 特别提醒：折射率的定义式 n＝ssiinn θθ12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．
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光的折射定律
1．(3分)光在同一种均匀介质中如何传播？
【答案】沿直线传播
2．(3分)光在传播过程中遇到不透明物体将会怎样？
【答案】不能继续传播，要发生反射
3．(4分)光在传播过程中遇到另一种透明物质时又会如何？【答案】垂直介面入射时直线传播不垂直时光束要发生折射
课标导思1．通过实例和实验探究掌握光的折射定律．2．理解折射率的定义及其与光速的关系．3．学会用光的折射率处理有关问题.
学生P43
一、光的折射规律的实验探究
1．光的折射
光从一种介质射向两种介质的分界面时，一部分光线进入另一种介质而偏向另一个传播方向的现象．
2．入射角与折射角
入射角：入射光线与法线之间的夹角，一般用i表示．
折射角：折射光线与法线之间的夹角，一般用γ表示．
3．折射定律
(1)内容：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；入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．
(2)表达式：＝n.
二、折射角与光速的关系
1．光密介质和光疏介质
(1)光密介质：光在其中的传播速度慢的介质．
(2)光疏介质：光在其中的传播速度快的介质．
2．折射角与光速的关系
入射光线所在介质中的传播速度v1、折射光线所在介质中的传播速度v2与折射角γ的关系是＝.
三、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γ的正弦之比，叫做这种介质的折射率．用n表示．
2．定义式
n＝.
3．折射率与光速的关系
n＝.
学生P43
一、对光的折射现象的理解
1．光的方向
介质的折射率n跟光在其中的传播速率v有关，即n＝，由于光在真空中的传播速率c大于光在任何介质中的传播速率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．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．【特别提醒】折射率的定义式n＝中，i为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；γ为介质中的光线与法线的夹角，不一定为折射角.
一、光的折射现象的分析
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．某些地区将提前，在另一些地区将延后
D．不变
【导析】将大气层看成数层折射率由上到下(地球表面)依次增大的均匀介质层叠合而成的；光由折射率较小的介质斜射向折射率较大的介质时，光线将向法线偏折，以上两点相结合即可确定光在大气中的传播情况．
【解析】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′点时看到日出；而地球表面有大气层时，由于空气的折射率大于1，并且离地球表面越近，大气层的密度越大，折射率越大，太阳光将沿如图所示AB曲线进入在B处的人眼中，使在B处的人看到日出，但在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，相当于日出时刻提前了，所以无大气层时日出的时间将延后．故选B.
【答案】B
建一个光在折射率逐渐增大的介质中传播的物理模型是顺利解决此题的关键，这也是用物理概念和规律分析、解答实际问题的重要方法.
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】由介质折射率定义式n＝可知，当光以相同的入射角i 射入不同介质时，折射率越大的介质中光的折射角越小，偏折越大，故C对．
【答案】C
二、介质折射率的计算
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？说明理由．
【导析】先画出玻璃与空气的界面，再过入射点作出界面的垂线即为法线，然后根据光的反射定律和折射定律作出入射光线、反射光线和折射光线．求出折射角γ后，据n＝求出n，当入射角变化时，这一比值保持不变，即玻璃的折射率并不改变，据n＝求出v.
【解析】(1)由题意知入射角i＝60°，反射角β＝60°，折射角r＝180°－60°－90°＝30°，折射光路图如图所示．
(2)n＝＝＝，
据n＝得v＝＝ m/s，
v＝1.7×108 m/s.
(3)据n＝得sin γ＝，
把sin i＝sin 45°＝及n＝代入上式，可求得：sin γ＝，
所以γ＝arcsin.
(4)折射率不会变化，折射率由介质和入射光的频率决定，而跟入射角的大小无关．
【答案】(1)见解析(2)1.7×108 m/s
(3)arcsin (4)见解析
本题考查反射定律，折射定律，折射率及光路图的作法，折射率是反映介质光学特性的物理量，它是由介质的性质和入射光的频率决定的，同一介质对确定的单色光而言，对应的折射率一定，不同介质对同一单色光(频率一定)的折射率一般是不相同的.
2．一个圆柱形筒，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．
【解析】根据题中的条件作出光路图如图所示．
(1)由图可知．
sin γ＝，sin i＝d
d2＋h2
折射率：
n＝＝＝＝.
(2)传播速度：
v＝＝ m/s＝2.25×108 m/s.
【答案】(1) (2)2.25×108 m/s
1．若某一介质的折射率较大，那么( )
A．光由空气射入该介质时折射角较大
B．光由空气射入该介质时折射角较小
C．光在该介质中的速度较大
D．光在该介质中的速度较小
【解析】由n＝可知，光由空气射入介质时的折射角是由折射率n和入射角i共同决定的，所以A、B均错误；由n＝可知，介质的折射率越大，光在该介质中的速度越小，故C错误，D正确．【答案】D
2．关于光的折射现象，正确的判断是( )
A．光的传播方向发生改变的现象叫光的折射
B．折射定律是托勒密发现的
C．人观察盛水容器的底部，发现水变浅了
D．若光从空气射入液体中，它的传播速率一定增大
【解析】光的传播方向发生改变可以是反射，也可以是折射，A 选项错；折射定律是斯涅耳发现的，B项错；人观察盛水的容器底部，发现水变浅，这是折射现象，C项对；由折射定律知光从空气射入液体速度应减小，D项错．
【答案】C
3．如图4－1－1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如图中所示，由此可以判断( )
图4－1－1
A．光在介质Ⅱ中的传播速度最小
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：
n1sin45°＝n2sin40°，n1<n2，
n2sin26°＝n3sin40°，n2>n3，
而n1sin45°sin26°＝n3sin240°，
所以n1>n3，
即n2>n1>n3，B项对，D项错．
由n1v1＝n2v2＝n3v3＝c，
可知v2<v1<v3，A项对，C项错．
【答案】AB
4．如图4－1－2所示，光线以入射角θ从空气射向折射率n＝的透明介质表面，则当入射角为45°时，反射光线与折射光线的夹角为多少？
图4－1－2
【解析】当入射角为45°时，可由折射定律算出其折射角为30°，故反射光线与折射光线间的夹角为180°－45°－30°＝105°.
【答案】105°。