高中物理课件 光的反射和折射

解答本题时可先作出光路图，根据几何
关系确定在M点的折射光线和N点的入射光线，从而确定 入射角和折射角。 [解析] (1)如图所示，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、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° 由几何关系得，∠PNO＝∠PQO＝r，于是
[答案]
D
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利用光路图解决光的折射问题的方法： (1)根据题意画出正确的光路图。首先要找到入射的界 面，同时准确地作出法线，再根据折射定律和入射光线画出 折射光线，找到入射角和折射角，要注意入射角、折射角是 入射光线、折射光线与法线的夹角。 (2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，与折射定 sin θ1 律 n＝ 中的各量准确对应，比如一定要确定准哪个角在 sin θ2 分子上、哪个角在分母上。
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①
β＋r＝60° 且 α＋r＝β 由①②③式得 r＝15° (2)根据折射率公式有 sin i sin 30 ° 6＋ 2 n＝ ＝ ＝ sin r sin 15 ° 2
② ③
[答案]
6＋ 2 (1)15° (2) 2
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光在界面发生折射时： (1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比 较完整的光路图。 (2)充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联 系。根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等。
答案：C
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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)，但并非一定变化，当光垂直界面入射时， 传播方向就不发生变化。
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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
＝n12
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[关键一点] 逆的。 3．折射率
在光的反射现象和折射现象中，光路都是可
(1)物理意义：反映介质的 光学 性质的物理量。
入射角的正 (2)定义：光从真空射入某种介质发生折射时， 弦与 折射角的正弦 之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称
sin θ1 折射率，n＝ 。 sin θ2
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(3)折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在
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1．关于正弦值
当光由真空中射入某种介质中时，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，说明常数反映了该介质的光学特 性。
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3．折射率与光速的关系 c 介质的折射率跟光在其中的传播速度 v 有关，即 n＝v，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，因此，光从真空斜射入任 何介质中时，入射角均大于折射角。而光由介质斜射入真空中 时，入射角均小于折射角。
光从第一种介质射到它与第二种介质的分界面时，
一部分光 进入第二种介质 的现象
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、法线处在 同一平面 内，折
折射定律 射光线与入射光线分别位于法线的 两侧 ；入射角
sin θ1 的正弦与折射角的正弦成 正 比。sin θ2
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2. (2011· 新课标全国卷)一半圆柱形透 明物体横截面如图13－1－5所示，底面A OB镀银(圆中粗线)，O表示半圆截面的圆 图13－1－5
心，一束光线在横截面内从M点入射角为
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。
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[审题指导]
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[读教材· 填要点]
1．反射及反射定律
(1)光的反射：光从一种介质射到它与另一种介质的
分界面 时，一部分光会返回到第一种介质的现象。
(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。
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2．光的折射及折射定律 光的折射
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1．视深 人眼看透明物质内部某物点时像点离界面的距离。 2．视深与实际深度的关系 1 当沿界面的法线看物体时，视深为实际深度的n，即 h 视 H ＝ n ，n 为介质的折射率。
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3．有人在游泳池边“竖直”向下观察池水的深度，池水 4 的视深为 h，已知水的折射率为 ，那么池水的实际深度为多 3 少？
解析：由光的反射定律和折射定律判断可知，CO为入射
光线，OB为反射光线，OA为折射光线。 答案：BD
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2．一束光线与水平方向成30°，从空气射入水中，其反射 光线和折射光线恰好垂直，则反射角和折射角各为( )
A．30°
C．60°
30°
30°
B．60°
D．30°
60°
60°
解析：根据题中条件可知入射角为60°，则反射角为60°； 由反射光线和折射光线的垂直关系可知折射角为30°。 答案：C
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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。 [名师点睛] sin θ1 (1)折射率的定义式 n＝ 中的 θ1 为真空中的光线与法 sin θ2 线的夹角，不一定是入射角，θ2 也不一定是折射角，产生这 种现象的原因是光线的可逆性。 (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。
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，
c 即 n＝v。 (4)特点：任何介质的折射率都 大于 1。 [关键一点] sin θ1 绝对折射率公式 n＝ 中 θ1 为在真空中 sin θ2
光线与法线的夹角，θ2 为在介质中光线与法线的夹角。
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[试身手· 夯基础]
1. 如图13－1－1所示，一束光线从空气射 入介质，在界面上产生了反射和折射， 入射点是O点，AO、BO、CO代表光 线，下面说法正确的是 A．入射光线为AO B．反射光线为BO C．折射光线为CO D．折射光线为AO ( ) 图13－1－1
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3. 如图13－1－2所示，国家游泳中心
“水立方”的透明薄膜 “外衣”上点缀
了无数白色亮点，它们被称为镀点， 图13－1－2
北京奥运会举行时正值盛夏，镀点能改变光线方向，将 光线挡在场馆外，镀点对外界阳光的主要作用是 ( )
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A．反射太阳光线，遵循光的反射定律
B．反射太阳光线，不遵循光的反射定律 C．折射太阳光线，遵循光的折射定律 D．折射太阳光线，不遵循光的折射定律 解析：“挡在场馆外”一定是反射，只要是反射就一定遵 循光的反射定律。 答案：A
小关系而定。
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1.如图13－1－4所示，P、Q是两种透 明材料制成的两块直角梯形的棱镜，叠合 在一起组成一个长方体。某单色光沿与P 的上表面成θ角的方向斜射向P，其折射 图13－1－4
光线正好垂直通过两棱镜的界面。已知材料的折射率nP＜
nQ，则下列说法正确的是 ( )
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A．一定没有光线从 Q 的下表面射出 B．从 Q 的下表面射出的光线一定与入射到 P 的上表面的光 线平行 C．如果光线从 Q 的下表面射出，出射光线与下表面所夹的 锐角一定大于 θ D．如果光线从 Q 的下表面射出，出射光线与下表面所夹的 锐角一定小于 θ
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4. 图 13－1－2 如图 13－1－3 所示，有玻璃 三棱镜 ABC，顶角 A 为 30° ，一束光垂直 于 AB 射入棱镜，由 AC 射出进入空气， 测得出射光线与入射光线间夹角为 30° 。 则棱镜的折射率为 1 A. 2 C. 3 2 B. 2 3 D. 3
图13－1－3
( )
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解析：光的传播光路图如图所示，∠A＝30° ， 则入射角∠MON＝30° ，由题意知∠GOF＝30° 。 故折射角∠EOG＝60° ，且∠EOF＝30° 。故 sin∠EOG 折射率 n＝ ＝ 3。故 C 正确。 sin∠MON
新知预 习· 巧设计
第 十 三 章 第 1 节
名师课 堂· 一点通
创新演 练· 大冲关
要点一 要点二 要点三 随堂检测 归纳小结 课下作业 综合提升
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1．理解光的反射定律和折射定律，并
能用来解释和计算有关问题。
2．理解折射率的物理意义，知道折射 率与光速的关系。 3．会依据光的反射定律和折射定律作 出光路图。
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sin θ2 根据折射定律有n＝ sin θ1 H 将①②两式代入③式得n＝ h 4 解得池水实际深度为H＝nh＝ h。 3
③
4 [答案] h 3
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(1)一般都是沿着界面的法线方向去观察，作图时
要画开一定的角度，方便看图。 (2)构建几何图形，寻找边角关系。 (3)利用折射定律把折射角、入射角与几何图形的各 边联系起来。
[思路点拨]
解答本题时可按以下思路分析：
作光路图 → 确定入射角、折射角 → 根据折射定律判断
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[解析]
作出光路图，如图所示。由题
意可知，光线垂直射入 Q，根据折射定律， sin α sin i 则有：nP＝ ，nQ＝ ；因为 nP＜nQ， sin β sin γ β＝γ，所以 α＜i，所以 D 对。
[思路点拨]
解答该题可按如下思路分析：
画光路图 → 寻找几何关系 → 应用折射定律 → 求水深
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[解析]
由池底某点P发出的光线，在水中和空气中的光
路如图所示。由于观察者在池边“竖直”向下观看，所以光线 在水面处的入射角θ1和折射角θ2都很小， 根据数学知识可知 a sin θ1≈tan θ1＝H a sin θ2≈tan θ2＝h ① ②