4.1 光的折射（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第一册（鲁科版）

第1节　光的折射 学习目标 素养提炼 1.知道光的折射现象，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.学会利用光的折射定律处理相关问题。 物理观念：光的折射现象、折射率 科学思维：光的折射定律、折射率与光速的关系 科学探究：探究折射角与入射角的关系 科学态度与责任：折射定律在实际问题中的应用 授课提示：对应学生用书第64页 一、光的折射定律 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，发生折射现象。 2．折射定律 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两侧。 (1)内容：入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数，即＝n。 (2)式中n是比例常数，与两种介质的性质有关。 (3)折射率：光从真空斜射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦与折射角r的正弦的比值n，称为这种介质的折射率，也称绝对折射率。 (4)光路可逆性：在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。 [判断正误] (1)入射角就是入射光线与界面的夹角。(×) (2)光从一种介质进入另一种介质，入射角总是大于折射角。(×) (3)光在介质中的传播速度总是小于在真空中的传播速度。(√) (4)一束光从空气进入水中时传播方向一定改变。(×) 二、折射率 1．物理意义：反映介质光学性质的物理量。 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＝。 3．色散现象 (1)在同一介质中，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。 (2)一束白光射入三棱镜，紫光偏折程度最大，红光偏折程度最小，会出现色散现象。 [思考] 是否可以由折射率的定义式n＝得出介质的折射率与入射角i的正弦成正比，与折射角r的正弦成反比？介质的折射率越大，光在介质中传播速度是越大还是越小？ 提示：不可以，折射率n由介质的性质和光的颜色决定，与入射角i和折射角r无关。由v＝知，n越大，v越小。 授课提示：对应学生用书第65页 要点一　对光的折射现象的理解 　如图所示。一块半圆形的玻璃砖放在带有角度刻度的圆盘上，使玻璃砖的圆心正好与圆盘刻度的圆心重合，将激光笔对准圆心照射，会观察到激光笔发出的一束光照射到玻璃砖表面后发生了反射和折射现象。请在图上标出法线、入射角、反射角和折射角。改变入射光线与法线的夹角，观察到折射光线与法线的夹角有什么关系？ 提示：如图所示。入射光线和反射光线同法线的夹角相等，折射光线与法线的夹角小于入射光线与法线的夹角。 1．现象：当光从一种介质斜射入另一种介质时，其传播方向发生了改变，即入射角i与折射角r不相等。 2．原理：机械波之所以会发生折射，是由于机械波由一种介质进入另一种介质时，其传播速度发生了改变，光发生折射的原因也是如此。 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。当光从真空斜射入介质时，入射角大于折射角，当光从介质斜射入真空时，入射角小于折射角。 4．对折射定律的理解 (1)“同面内”：“折射光线、入射光线和法线在同一平面内”，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别位于法线两侧”，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”：“入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数”，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、方向也就确定了。 的透明介质表面，如图所示。　光线以入射角i从空气射入折射率n＝ (1)当入射角i＝45°时，求反射光线与折射光线间的夹角θ。 (2)当入射角i为何值时，反射光线与折射光线间的夹角θ＝90°。 [思路点拨]　(1)反射光线与折射光线间的夹角θ跟反射角i′和折射角r间存在着什么关系？ (2)折射光线与反射光线垂直时，折射角与入射角有什么关系？ [解析]　(1)根据反射定律知，反射角i′＝i① 由折射定律得n＝② 解得sin r＝，r＝30°。 根据几何关系得i′＋θ＋r＝180°③ 解得θ＝105°。 (2)当θ＝90°时，有i′＋r＝90°④ 联立①②④可得tan i＝。，即i＝arctan [答案]　(1)105°　(2)arctan 解决光的折射问题的基本思路 (1)根据题意画出正确的光路图。 (2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准。 (3)利用折射定律、折射率公式求解。 1．(多选)光从某种玻璃中射向