4.1光的折射 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

高二物理（人教版2019） 4.1 光的折射 射水鱼在水中能准确射中水面上不远处的小昆虫。水中的鱼看到小昆虫在什么位置？是在昆虫的上方还是下方？ 铅笔折断了吗？ 海市蜃楼是怎么形成的？ 思考：当光从一种介质射到另一种介质时，会发生哪些现象？ （例如从玻璃射入空气 空气射入水中） 一、光的反射 光的反射：光被两种介质的界面反射回原来的介质中 反射定律 1、反射光线与入射光线、法线在同一平面 2、反射光线和入射光线分居法线两侧 3、反射角等于入射角 4、光路可逆 入射光线 反射光线 法线 入射角 反射角 折射光线 2.光的折射： 光从一种介质斜射入另一种介质中，传播方向通常会发生改变。 折射角 问题：光在折射时遵从什么规律呢？ 探究光的折射时的特点：总结实验现象 （1）实验现象： 1.折射光线、入射光线、法线在同一平面内； 2.折射光线和入射光线分居法线两侧； 3.当光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角； 4.当光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角； 5.当入射角增大时，折射角也随着增大 ； 6.光路可逆； 7.当光垂直界面入射时,传播方向不变。 思考：入射角与折射角有什么定量关系呢？ （空气中的角最大） 入射角i 10 30 40 50 60 70 80 折射角r 6.6 19.5 25.4 30.7 35.3 38.8 41.1 i / r 1.51 1.54 1.57 1.63 1.70 1.80 1.95 sini/sinr 1.51 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 =n（n为常数） 以光从空气射入玻璃为例 思考：如果将玻璃换成其它介质，入射角和折射角的正弦之比是否还是常数？这个常数是否变化？ 二、光的折射 斯涅耳 1621 年，荷兰数学家斯涅耳在分析了大量实验数据后，找到了两者之间的关系，并把它总结为光的折射定律 sini/sinr 1.51 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 入射角i 10 20 30 40 50 60 70 80 折射角r 6.6 13.2 19.5 25.4 30.7 35.3 38.8 41.1 玻璃 水 折射角r 7.5 14.9 22.1 28.9 35.2 40.6 45 47.8 sini/sinr 1.33 1.33 1.33 1.33 1.33 1.33 1.33 1.33 金刚石 折射角r 4.1 8.1 11.9 15.4 18.5 21 22.9 24 sini/sinr 2.42 2.43 2.42 2.42 2.41 2.42 2.41 2.42 斯涅耳 2.折射定律 （1）内容：折射光线与入射光线、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。 （2）表达式： （3）注意：n12是比例常数，它与入射角、折射角大小无关，只与两种介质的性质有关。两种介质确定， n12是确定不变的。 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，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。 2.公式： 或 思考：光从真空进入某种介质，哪些物理量发生了变化？ ——折射率的定义式 ——折射率的决定式 波速发生变化 3.n反映介质的光学性质，只与介质有关。 任何介质的折射率均大于1 二、折射率 说明：对于真空折射率等于1，空气约等于1，有时候将空气当真空处理 4.折射率无单位 5.折射率n 越大，光线偏折越大 。 6.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。 真空射入某种介质 真空中速度 真空中频率 真空中波长 同种介质中速度 同种介质中频率 同种介质中波长 折射率 临界角 红光 c 小 大 大 小 大 小 大 紫光 c 大 小 小 大 小 大 小 可见光光谱：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫（频率升高、真空波长变短） 【例题】如图一个储油桶的底面直径与高均为d．当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B。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，CB两点距离d/4．求油的折射率和光在油中传播的速度。 Ｂ Ａ d C O D N Nˊ θ2 新课讲授 解： 折射率问题的分析方法 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、折射角的确定。 (3)利用折射定律、几何关系、三角函数求解。 (4)注意光路的可逆性的利用。 S S′ 有大气，看到太阳更早。没有大气，将迟一些看到太阳。 蒙气差现象 为