第4章　第1节　光的折射 讲义—2021-2022学年新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第一册

第1节　光的折射 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 知道折射率的概念，知道折射率和光速的关系． 科学思维 理解光的折射定律，能用光的折射定律解决问题．解释光的折射和光的色散现象． 科学探究 掌握测定介质折射率的方法，通过探究，知道光的可逆性． 科学态度与责任 能体会生活中光的折射现象，并能用所学知识，进行解释． 知识点一　光的折射定律 1．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eq \f(sin i,sin r)＝n． 2．折射率 (1)定义 光从真空斜射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦与折射角r的正弦的比值，用n表示． (2)定义式 n＝eq \f(sin i,sin r)． 　入射角i与折射角r之比不是一个常数． 1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (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)任何介质的折射率都大于1．(√) (3)折射角和入射角的大小决定着折射率的大小． (×) 知识点二　折射率 1．意义：反映介质光学性质的一个物理量，反映了光从空气斜射入介质(或从介质斜射入空气)时偏折的程度． 2．折射率与光速的关系 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＝eq \f(c,v)． 3．不同色光的折射率 不同颜色的光在同一种介质中的传播速度不相同，折射率也不相同．在同一种介质中，红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光，红光的传播速度最大，折射率最小；紫光的传播速度最小，折射率最大． 　光从空气射入不同介质中时，光的偏折程度相同吗？ 提示：一般不同． 2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)光的折射率随入射角的增大而增大． (×) (2)介质的折射率越大，光在这种介质中的传播速度越小． (√) (3)介质的折射率越大，介质的密度也越大． (×) 考点1　光的折射定律和折射率 有经验的渔民叉鱼时，不是正对着看到的鱼去叉，而是对着所看到鱼的下方叉，如图所示．你知道这是为什么吗？ 提示：从鱼身上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去，就会觉得鱼变浅了，眼睛看到的是鱼的虚像，在鱼的上方，所以叉鱼时要瞄准像的下方，如图所示． 1．入射角与折射角的大小关系 (1)光从一种介质进入另一种介质时，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而定． (2)当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时，入射角大于折射角，当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，入射角小于折射角． 2．折射光路是可逆的 在光的折射现象中，光路是可逆的，即让光线逆着原折射光线射到界面上，光线就逆着原来的入射光线发生折射． 3．对折射率的理解 (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＝eq \f(c,v)，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． 　求介质的折射率 【典例1】　如图所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行．此玻璃的折射率为(　　) A．eq \r(2)　　　B．1.5　　　C．eq \r(3)　　　D．2 C　[作出光线在玻璃球体内光路图如图所示： A、C是折射点，B是反射点，OD平行于入射光线，由几何知识得，∠AOD＝∠COD＝60°，则∠OAB＝30°，即折射角r＝30°，入射角i＝60°，根据折射定律有：n＝eq \f(sin i,sin r)＝eq \r(3)，故C正确，A、B、D错误．] 　折射率与传播速度 【典例2】　一个储油桶的底面直径与高均为d．当桶内没有油时，从点A恰能看到桶底边缘的点B，如图甲所示．当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，如图乙所示，C、B两点相距eq \f(d,4)． 甲　　　　　　乙 (1)试在图乙中画出光路的示意图； (2)求油的折射率； (3)求光在油中的传播速度． [思路点拨]　(1)“恰好看到”表明人眼看到的是C点发出的光线经界面折射后进入人眼的边界光线． (2)v＝eq \f(c,n)． [解析]　(