第四章 第1节 光的折射（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理 选择性必修 第一册（人教版2019）

第1节　光的折射 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，知道法线、入射角、折射角的含义。 理解折射定律，会利用折射定律解释与光相关的现象和计算有关问题。 理解折射率的概念，会通过实验测定玻璃的折射率。 培养用物理实验探究科学问题的方法，养成细心严谨的科学态度。 [对应学生用书P93] 一、折射定律 1．光的反射 (1)反射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光返回到第1种介质的现象。 (2)反射定律：反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角。 2．光的折射 (1)折射现象：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 分光进入第2种介质的现象。 (2)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(式中n12是比例常数，它与入射角、折射角的大小无关，只与两种介质的性质有关)。 (3)在光的折射现象中，光路是可逆的。 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，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，即n＝。 2．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＝。 3．理解：由于c＞v，故任何介质的折射率n都大于1。 1.(物理与生活)如图所示，碗中盛水，然后将筷子斜插入水中，看上去筷子在水中的部分向上弯曲了。判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)光从水进入空气时，传播方向一定发生变化。(　　×　　) (2)斜插入水中的筷子，水中部分看上去向上弯曲，是因为由水斜射入空气的光发生了折射。(　　√　　) (3)光从水进入空气时发生了折射，则其传播速度一定发生了变化。(　　√　　) 2．(知识拓展)教你用鱼叉叉鱼 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，这是因为从鱼上反射的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，逆着折射光线的方向看去，人就会觉得鱼变浅了，所以叉鱼时要对着所看到的鱼的下方叉。 [对应学生用书P94] 探究点一___光的折射现象和折射定律 我们常说“日落西山”是黑天开始的标志。如图所示，“落山的太阳”看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况。 [问题设计] 造成这种现象的原因是什么？ 提示：这是光的折射现象造成的，太阳光进入大气层发生折射，光的传播方向发生改变，使人感觉太阳的位置比实际位置偏高。 1．光的传播方向 (1)光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方向要发生变化； (2)当光垂直于界面入射时，光的传播方向不变。 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。 3．入射角与折射角的大小关系 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。 4．解决光的折射问题的基本思路 (1)根据题意画出正确的光路图； (2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角分别是入射光线、折射光线与法线的夹角； (3)利用折射定律＝n12，结合数学三角函数关系进行运算。 【例1】 一条光线从空气射入折射率为的介质中，在界面处的入射角为45°。入射光中一部分被反射，另一部分被折射。则反射光线和折射光线的夹角为(　　) A．75° B．90° C．105° D．120° C　解析：根据折射定律n＝得sin θ2＝＝＝0.5，则折射角θ2＝30°；由反射定律可知，反射角θ＝45°，由几何知识可得反射光线与折射光线的夹角α＝180°－θ2－θ＝105°，C正确。 [练1] 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)画出光路图； (2)当入射角变为45°时，折射角的正弦值为多大？ 答案：(1)见解析图　(2) 解析：(1)光路图如图所示，其中AO为入射光线，OB为折射光线，OC为反射光线。 (2)n＝＝，当入射角为45°时，n不变，由n＝， 得sin θ2＝＝＝。 探究点二___折射率 1．对折射率的理解 (1)折射率n＝，其中θ1为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而θ2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角； (2)折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关，与介质的密度没有必然联系。 2．折射率与光速的关系：n＝ (1