第四章 第1节 第1课时 光的折射(Word教参)-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第一册（人教版2019 江苏专用）

　第四章　光 第1节　光的折射 第1课时　光的折射 核心素养导学 物理观念 (1)知道光的反射和折射。 (2)掌握折射定律、折射率。 科学思维 (1)能够画出反射和折射光路图。 (2)能分析和计算光的反射和折射问题。 一、折射定律 1．光的反射：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质的现象。 2．光的折射：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光会进入第2种介质的现象。 3.光的折射定律：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。 4．光的反射与折射的共性：在光的反射和折射现象中光路是可逆的。 在两种介质的分界面上可能同时发生光的反射和光的折射。　　 二、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，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率。 2．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．意义：反映介质的光学性能的物理量。 4．特点：任何介质的折射率都大于1。 不同颜色的光在同一种介质中的传播速度不同，折射率也不同。　 1.将一根筷子斜插入装有水的茶缸中，可以看到水中的筷子向上弯了。如何解释观察到的现象？ 提示：筷子发生了光的折射现象。 2．几种介质的折射率(λ＝589.3 nm　t＝20 ℃) 介质 折射率 介质 折射率 金刚石 2.42 氯化钠 1.54 二硫化碳 1.63 酒精 1.36 玻璃 1.5～1.8 水 1.33 水晶 1.55 空气 1.000 28 试根据表中数据判断下列说法的正误： (1)介质的折射率都大于1。(√) (2)折射率大的介质密度一定大。(×) (3)玻璃的折射率一定大于水晶的折射率。(×) (4)光在水中的传播速度大于光在酒精中的传播速度。(√) 新知学习(一)|光的折射 [任务驱动] 如图所示为地球及其大气层，高空A处的侦察卫星接收到地球表面P处发出的光信号，则A感知到的发光物应在P点偏M点一侧还是偏N点一侧，并解释其原因？ 提示：由于大气层的存在，侦察卫星在A处接收到的P处发出的光信号的光路大致如图中实线所示，应在偏M点一侧。 　　　　 [重点释解] 1．光的方向 光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化(斜射)，并非一定变化，当光垂直界面入射时，传播方向就不发生变化。 2．光的传播速度 光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定发生变化，当光垂直界面入射时，光的传播方向虽然不变，但也属于折射，光传播的速度也发生变化。 3．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。 [典例]　如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°(取sin 53°＝0.8)。已知水的折射率为。 (1)求桅杆到P点的水平距离； (2)船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。 [解析]　(1)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2；桅杆高度为h1，P点处水深为h2；激光束在水中与竖直方向的夹角为θ。由几何关系有＝tan 53° ① ＝tan θ ② 由折射定律有sin 53°＝nsin θ ③ 设桅杆到P点的水平距离为x，则 x＝x1＋x2 ④ 联立①②③④式并代入题给数据得 x＝7 m。 ⑤ (2)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为i′，由折射定律有 sin i′＝nsin 45° ⑥ 设船向左行驶的距离为x′，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1′，到P点的水平距离为x2′，则 x1′＋x2′＝x′＋x ⑦ ＝tan i′ ⑧ ＝tan 45° ⑨ 联立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入题给数据得 x′＝(6－3)m≈5.5 m。 ⑩ [答案]　(1)7 m　(2)5.5 m /方法技巧/ 解决光的折射问题的基本思路 (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)利用反射定律、折射定律求解有关问题。 (4)注意光路可逆性的利用。 [针对训练] 1.在图中虚线表示两种介质