(教用word)第4章 1 光的折射-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册(人教版2019)

1　光的折射 核心素养目标 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 认识光的折射现象，掌握光的折射定律，理解折射率 1. 能用折射定律求折射率，理解折射率与光速的关系 2．会根据光的折射定律作出光路图，并能计算有关问题 测量玻璃的折射率 会解释生活中的一些折射现象 一、折射定律 1．光的反射和光的折射 (1)光的反射：光从第1种介质射到第1种介质与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质，这个现象叫作光的反射。如图所示。 (2)光的折射：光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会进入第2种介质的现象。 2．折射定律 (1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，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。 (2)在光的折射现象中，光路是可逆的。 二、折射率 1．物理意义 反映介质的光学性质的物理量。 2．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，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，即n＝。 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＝。 4．特点 任何介质的折射率都大于1。 判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)入射光线、反射光线与法线必共面。 (√) (2)光的反射现象中，光路是可逆的，光的折射现象中，光路不是可逆的。 (×) 提示：在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。 (3)由n＝可知，介质的折射率由入射角和折射角决定。 (×) 提示：折射率与入射角和折射角无关。 (4)一束光从空气进入水中时传播方向一定改变。 (×) (5)当光从空气垂直进入水中时，水的折射率为0。 (×) (6)折射率大的介质，密度不一定大。 (√) 　 　　折射定律 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斜射进入空气时，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，像在鱼的上方，所以叉鱼时要瞄准像的下方，如图所示。 如图所示，一束光从空气射向折射率为 的某种玻璃的表面，θ1表示入射角，下列说法不正确的是(　　) A. 无论入射角θ1有多大，折射角θ2都不会超过45° B. 欲使折射角θ2＝30°，应以θ1＝45°角入射 C. 当入射角满足tan θ1＝ 时，反射光线与折射光线恰好互相垂直 D. 以上结论都不对 D　解析：由n＝可知，θ2不会超过45°，A正确；当θ2＝30°时，得θ1＝45°，B正确；反射光线与折射光线垂直时，θ1＋θ2＝90°，n＝＝＝ tan θ1＝，C正确，故D选项符合题意。 解决此类光路问题，关键是辨清“三线、两角、一界面”间的关系。注意以下几点： (1)根据题意正确画出光路图。 (2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，注意入射角、反射角、折射角的确定。 (3)利用折射定律求解。 (4)注意光路可逆性的利用。 有一水池实际深度为3 m，当垂直水面向下看时，水的视深为多少？ 解析：设水池的实际深度为H，水的视深为h，从正上方沿竖直向下的方向观察池底S时，由于光的折射现象，其视深位置为S′处，观察光路如图所示。 由几何关系和折射定律可知 n＝，O1O2＝htan θ2＝Htan θ1 考虑到从正上方观察时，角θ2和θ1均很小，所以有sin θ2≈tan θ2，sin θ1≈tan θ1 因此h＝＝ m＝ m＝2.25 m。 答案：2.25 m 　 　　折射率 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θ1的正弦成正比，与折射角θ2的正弦成反比的结论？ 提示：不可以。折射率n由介质的性质和光的频率决定，与入射角θ1和折射角θ2无关。 光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直。(真空中的光速c＝3.0×108 m/s) (1)画出折射光路图。 (2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度。 (3)当入射角变为45°时，折射角的正弦值是多大？ (4)当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？ 解析：(1)由题意知入射角θ1＝60°，根据反射定律，反射角θ′＝60°，折射角θ2＝180°－60°－90°＝30°，光路图如图所示。 (2)n＝＝＝ 根据n＝得 v＝＝ m/s＝1.7×108 m/s。 (3)根据n＝，得sin θ′2＝ 将sin θ′1＝sin 45°＝及n＝ 代入上式，可求得 sin θ′2＝。 (4)玻璃的折射率不会变化，折射率由介质和入射光线的频率决定，跟入射角的大小无关。 答案：(1)见解析图　(2)　1.7×10