2019物理同步新一线教科选修3-4（课件+讲义+精练）：第四章 光的折射 (共8份打包)

第1节光的折射定律 1.光射到两种介质的界面上，一部分会被反射回到原来的介质中，而另一部分会折射进入另一种介质继续传播。 2．在光的折射现象中入射角的正弦与折射角的正弦之比为一常数，即)，其中n为介质的折射率。 ＝n(或 3．介质的折射率n与光在介质中的传播速度的关系：n＝。 光的反射与折射现象 [自读教材·抓基础] 1．光的反射 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。 2．光的折射现象 (1)光的折射： 如图所示，当光线入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继续传播的现象，即光线OC，叫做光的折射，光线OC称为折射光线。折射光线与法线的夹角称为折射角r。 (2)入射角与折射角： 在如图所示光路中： ①MN表示界面，PQ表示法线。 ②AO表示入射光线，OB表示折射光线。 ③∠3表示入射角，∠1表示折射角。 (3)折射定律： 入射光线、折射光线和法线在同一平面内，入射光线与折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是一个常数，即＝n，n为比例常数。 [跟随名师·解疑难] 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)“正比例”：“入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数”，即＝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(n1)小的介质射向折射率(n2)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(n1)大的介质射向折射率(n2)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，式中i、r分别为此时的入射角和折射角。 ＝ [学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手) 一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，入射角为45°，则如图所示的四个光路图中正确的是(　　) 解析：选C　光在两介质的界面上通常同时发生反射和折射，所以A错误；由反射定律知反射角为45°，根据折射定律n＝得θ1>θ2，故B错误；画光线时必须带箭头，D不是光路图，D错误。 介质的折射率 [自读教材·抓基础] 1．定义 光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦值与折射角r的正弦值的比值，用n表示。 2．定义式 n＝。 3．折射率与光速的关系 n＝。 [跟随名师·解疑难] 1．关于正弦值：当光由真空射入某种介质时，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但正弦值的比值是一个常数。 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。 3．折射率与光速的关系：光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，即n＝，由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率n都大于1。 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。 [学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手) 光从某种玻璃中射向空气，入射角i从零开始增大到某一值的过程中，折射角γ也随之增大，则下列说法正确的是(　　) A．比值i/γ不变 B．比值sin i/sin γ是一个大于1的常数 C．比值sin i/sin γ逐渐增大 D．比值sin i/sin γ是一个小于1的常数 解析：选D　光从玻璃射向空气时，玻璃的折射率n＝>1，且不变，因此D正确。 对光的折射现象的理解 [典题例析] 1．如图所示，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(　　) 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