17-01光的折射-2023-2024学年高二物理精编动态课件（人教版2019选择性必修第一册）

第17章光 光给世界带来光明，使我们能看清周围的景物，进行各种活动；光从太阳、星球射到我们这里，给我们带来了宇宙空间的信息，使我们能够认识宇宙；光从原子、分子内部发射出来，使我们认识了微观世界的奥秘。光学既是物理学中一门古老的学科，又是现代科学领域中最活跃的前沿科学之一，具有强大的生命力和不可估量的发展前景。 按照不同的研究目的，光学可以粗略地分为两大分支：一支利用几何学的概念和方法研究光的传播规律，称为几何光学；另一支主要研究光的本性以及光与物质相互作用的规律，通常称为物理光学。 三日同辉 01.光的折射 光的折射 一光从第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，这个现象叫作光的反射；另一部分光会进入第2种介质，这个 现象叫作光的折射。 一.光的反射 光的反射定律： 1.反射光线与入射光线、法线 处在同一平面内 2.反射光线与入射光线分别位 于法线的两侧 3.反射角等于入射角 注意：光的反射光路是可逆的 反射角 入射角 铅笔弯折硬币升高 观察下面的实验现象： 问题：是什么原因导致了以上现象？ 答：光的折射。 问题：光的折射有什么规律？ 一.光的折射 光的折射定律： 1.折射光线与入射光线、法线 处在同一平面内 2.折射光线与入射光线分别位 于法线的两侧 折射角与入射角的关系？ ①光从真空斜射入介质中时 折射角小于入射角 ②光从介质斜射入真空中时 折射角大于入射角 ③入射角增大时折射角也增大 光的折射规律 折射光线 入射光线 折射角 入射角 一.光的折射 问题：如何寻找折射角与入射角的定量关系？ 答：通过实验来寻找规律。 正确规律的得出往往要经过曲折的过程，要经过实践的多次检验。古希腊哲学家托勒密的结论：折射角与入射角成正比。托勒密的实验数据记录非常详细、准确，只可惜欠缺数学眼光，致使结论的总结出现错误。而这个看来仅仅一步之遥的距离却又使人类经历了一千五百多年的探索！ 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。 3.入射角的正弦与折射角的正弦成正比 注意：光的折射光路是可逆的 二.折射率 光从真空射入介质时，常数n12可 记为n： 折射率：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，用符号n表示。(n12是1相对2的折射率，叫相对折射率) 注意： ①不同的介质，折射率不同。n是一个反映介质的光学性质的物理量。 ②真空的折射率为1，空气的折射率近似为1。 ③光在不同介质中的传播速度不同 折射率的另一种定义：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： 由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v，因而任何介质的折射率n都大于1。 折射率是衡量材料光学性能的重要指标。根据折射定律，可以测量材料的折射率。 例1. (多选)关于光的反射与折射,下列说法正确的是(　　) A.光发生反射时,光的传播方向不一定改变 B.光发生反射时,光的传播方向可能偏转90° C.光发生反射时,光的传播方向一定改变 D.光发生折射时,一定伴随着反射现象 例2. 如图所示，光从某介质射入空气，入射角是300，折射角是600，则这种介质的折射率是多少？光在其中传播的速度等于多少？（已知真空中光速为3×108m/s） BCD 3 例4.人看到水中的鱼比实际位置深还是浅？如果你是渔民怎样才能用鱼叉叉到鱼？ 答：人看到水中的鱼比实际位置浅，叉鱼时应该往下一点才有可能叉中鱼。 水中的硬币升高、筷子会变弯、三日同辉等现象都是因为光的折射。 例5.视深问题：若垂直水面向下看水底的物体的视深是实际深度的多少？已知物体深度H，水的折射率n。 h x r i H 例6.如图所示,一束激光垂直于AC面照射到等边玻璃三棱镜的AB面上。已知AB面的反射光线与折射光线的夹角为90˚。光在真空中的传播速度为c求: (1)玻璃的折射率; (2)激光在玻璃中传播的速度。 例7.为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个孔。假定坦克壁厚20cm，孔的左右两边距离12cm，孔内安装一块折射率为1.52的玻璃，厚度与坦克的壁厚相同。坦克内的人通过这块玻璃能看到的外界角度范围为多大 ？ r i 三.光的色散 三棱镜：光学研究常常用到如图甲所示的三棱镜，简称棱镜。（三棱柱做的玻璃透镜） 偏折规律：光通过棱镜后将向它的横截面的底边方向偏折。 光的色散 三.光的色散 实验表明：一束白光进入棱镜而被折射后，在屏上的光斑是彩色的。 复色光：由多种色光组成的光 叫复色光，白光是复色光。 单色光：只包含单一颜色的光 叫单色光，自然界的单色光只 有红橙黄绿蓝靛紫七种 光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散 光谱：