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

4.1 光的折射 克里斯蒂安・惠更斯(Christiaan Huygens，1629年04月14日―1695年07月08日)荷兰物理学家、天文学家、数学家、他是介于伽利略与牛顿之间一位重要的物理学先驱，是历史上最著名的物理学家之一，他对力学的发展和光学的研究都有杰出的贡献，在数学和天文学方面也有卓越的成就，是近代自然科学的一位重要开拓者。他建立向心力定律，提出动量守恒原理，改进了计时器。 光到底是什么？…………… 17世纪形成了两大对立学说 牛顿 惠更斯 19世纪初证明了波动说的正确性 由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风 19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性。 (1)折射光线、入射光线、法线共面。 (2)折射光线和入射光线分居法线两侧。 一、光的折射 1.定义：光从介质1斜射入介质2时，传播方向发生改变的现象。 θ1 θ2 空气 水 折射光线 入射光线 2.规律： (3)折射现象中，光路是可逆的。 一、光的折射 θ1 θ2 空气 水 (4)入射角的正弦和折射角的正弦成正比。 比例常数 1621年，斯涅耳找到了入射角和折射角之间的规律。 --光的折射定律（斯涅耳定律） 二、折射率 “n12”是个常数，它与入射角、折射角的大小无关，只与两种介质的性质有关。在实际应用中，遇到最多的情形是光从空气射入某种介质，或从某种介质射入空气，而空气对光的传播的影响很小，可以作为真空处理。因此，以后我们只讨论光从真空射入介质的情形。这时，常数“n12”可以简单地记为n。 2.定义式: 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。 某介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在介质中的传播速度v之比。 3.决定式： 二、折射率 4.说明： (1)“n”的大小与介质有关，与θ1，θ2无关。 (2)任何介质的折射率皆大于1(n>1)。 5.几种介质的折射率 介质 折射率 金刚石 2.42 二氧化碳 1.63 真空折射率 = 1 介质 折射率 岩盐 1.55 酒精 1.36 水晶 1.55 玻璃 1.5-1.8 水 1.33 空气 1.00028 二、折射率 二、折射率 6.意义：反映介质对光的偏折能力的大小。 7.折射原因：光在不同介质中的速度不同。 θ1 θ2 空气 某种介质 例题1：如果光以同一入射角从真空射入不同介质,则(　　) A折射角越大,表示这种介质对光线的偏折作用越大 B折射角越大,表示这种介质对光线的偏折作用越小 C折射角越小,表示这种介质对光线的偏折作用越大 D折射角越小,表示这种介质对光线的偏折作用越小 BC 方法：用插针法研究某一条光线经过平行玻璃砖，测出折射角和入射角。 空气 玻璃 θ1=? θ2=? 界面 法线 实验器材：玻璃砖、白纸 、大头针若干、铅笔、直尺、量角器 三、测玻璃砖的折射率 思考：光线从空气中以入射角i射在玻璃砖的上表面上，穿过玻璃砖后，又射入空气中。如果玻璃砖的上下表面是平行的，求光线从玻璃砖射出后的传播方向的特点。 单色光经玻璃砖后，侧移而传播方向不变。 1.把玻璃砖放在木板上，下面垫一张白纸，在纸上描出玻璃砖的两个边a和a'。然后，在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B，AB的延长线与直线a的交点就是O。 2.眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使B把A挡住。如果在眼睛这一侧再插第三个大头针C， 3.让C把A、B都挡住，插第四个大头针D，使它把前三个都挡住，那么后两个大头针就确定了从玻璃砖射出的光线。 注意事项： （1）入射角一般取15o→75o为宜(太小，相对误差大；太大,使折射光线弱，不易观察） （2）插针要竖直，且间距适当大些(精确确定光路) （3）玻璃砖不能动(移动会改变光路图) （4）玻璃砖宽度在5cm以上(让折射光线长些以减小误差) 三、测玻璃砖的折射率 数据处理： （1）计算法：量角度计算 （2）作图法：画一个圆与折射、入射光线相交于A、E两点，从交点作两条与法线垂直的线段，量出两条线段长度 三、测玻璃砖的折射率 x1 x2 例题2：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，恰好看到桶低上的点C，BC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 A B C O A C B G D F 因底面直径和桶高相等,由此可知 ∠AOF= ∠ABG=450 又因为 OD=2CD 解: BD 小于 等于 有大气，看到太阳更早。没有大气，将迟一些看到太阳 水 硬币 空气 水 人在水上看到物体像，比实际物体位置偏