第01讲 光的折射-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教2019选择性必修一）

第01节 光的折射 课程标准 课标解读 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．理解折射率的定义及其与光速的关系，并能用来进行有关计算． 3．会测定玻璃的折射率． 1．了解光的反射现象及反射定律． 2．了解光的折射的现象及折射定律，光在发生折射时，光路的可逆性． 3．了解介质的折射率与光速的关系． 4．掌握介质的折射率的概念． ( 知识精讲 ) 知识点01 反射定律和折射定律 1．光的反射 (1)反射现象：光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1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。 2．光的折射 (1)折射现象：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介质，即反射光线OB。另一部分光进入第2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。 (2)折射定律：折射光线跟入射光线与法线在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。即＝n12，式中n12是比例常数。 3．光路可逆性 在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。如果让光线逆着出射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线出射。 【即学即练1】(2020-2021学年天津市第一中学高二(下)期末)有一块玻璃砖，上、下两面光滑且平行，有一束光线从空气射入玻璃砖，下面给出的四个光路图正确的是( ) A． B． C． D． 知识点02 折射率 1．定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫这种介质的折射率．定义式：n＝. 2．意义：反映介质的光学性质的物理量．折射率越大，光从真空射入到该介质时偏折越大． 3．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＝，任何介质的折射率都大于1. 【即学即练2】一束光由空气射入某介质，当入射光线和界面的夹角为30°时，折射光线恰好与反射光线垂直，则光在该介质中的传播速度是(　　) A．　　　　　　　 B． C． D． 知识点03 插针法测定玻璃的折射率 1．实验原理：如图所示，当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B，从而求出折射光线O1O2和折射角θ2，再根据n＝或n＝算出玻璃的折射率。 2．实验器材：玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规)、三角板、铅笔。 3．实验步骤 (1)将白纸用图钉钉在木板上。 (2)在白纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线，如图。 (3)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一边bb′。 (4)在线段AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向直至P2的像挡住P1的像。再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置。 (5)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作线段O′B与bb′交于O′，线段O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向。 (6)连接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′，用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中。 (7)用上述方法分别求出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中。 (8)算出不同入射角时的比值，最后求出在几次实验中所测的平均值，即为玻璃砖的折射率。 4．实验数据的处理方法 (1)图象法：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sinθ1－sinθ2图象，由n＝可知图象应为直线，如图所示，其斜率为折射率。 (2)单位圆法：在不使用量角器的情况下，可以用单位圆法。 ①以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′。如图所示。 ②由图中关系sinθ1＝，sinθ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝。只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n。 5．误差分析 (1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧面、出射侧面所插两枚大头针间距应大一些，玻璃砖应宽一些。 (2)入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差。 6．注意事项 (1)实验中，玻璃砖在纸上位置不可移动。 (2)不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面，