4.1光的折射-2023-2024学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第一册）

高中物理选择性必修一素养提升学案 第四章 光 4.1 光的折射 【核心素养目标】 物理观念 知道光的反射、折射现象及折射率的概念，能对简单现象进行解释。 科学思维 理解光的反射定律和折射定律，能够应用几何知识分析物理问题。 科学探究 经历光的折射定律的探究过程，体会科学探究的重要作用。 科学态度与责任 结合生活中的光学现象，培养学生的兴趣。 【知识点探究】 知识点一　折射定律 1．光的反射和光的折射 (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，这种现象叫作光的反射。如图所示。 (2)光的折射：光从第1种介质射到它与第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 (1)内容：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。 (2)在光的折射现象中，光路是可逆的。 【特别提醒】　光从一种介质进入另一种介质时，传播方向不一定发生变化。若光从一种介质垂直射入另一种介质时，传播方向不发生变化。 知识点二　折射率 1．物理意义 反映介质的光学性质的物理量。 2．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。 3．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＝。 4．特点 任何介质的折射率n都大于1。 【考点探究】 考点1　光的折射定律 甲　　　　　　　　乙 (1)甲、乙两个图中，虚线代表什么？ (2)观察筷子和鱼的现象，其原因是什么？ 1．光的折射 (1)光的方向：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)光的传播速度：由v＝知，光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定发生变化。 注意：当光垂直于界面入射时，光的传播方向不变，但这种情形也属于折射，光的传播速度仍要发生变化。 (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。 2.折射定律的应用 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n＝、折射率与光速的关系n＝列方程，结合数学三角函数的关系进行运算。 【典例1】　如图所示，光线以入射角θ1，从空气射向折射率为n＝的玻璃表面。 (1)当入射角θ1＝45°时，反射光线与折射光线间的夹角θ为多大？ (2)当入射角θ1为多少时，反射光线与折射光线垂直？(用反三角函数表示) 思路点拨：本题主要考查反射角、入射角和折射角的概念，首先应弄清反射角、折射角和入射角的含义，然后根据光路图，利用几何知识解题。 考点2　折射率的理解与计算 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 分析上表，是不是密度大的物质折射率就大？举例说明。 1．对折射率的理解 (1)折射率 n＝，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)光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，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，所以任何介质的折射率n都大于1。 (2)某种介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越小。 【命题角度1】　折射率的理解 【典例2】　(多选)关于折射率，下列说法中正确的是(　　) A．根据＝n可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比 B．根据＝n可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比 C．根据n＝可知，介质的折射率与介质中的光速成反比 D．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比 　 【命题角度2】　折射率的计算 【典例3】　边长为d的正方体透明介质置于真空中，其横截面ABCD如图所示。有两束平行光Ⅰ、Ⅱ分别从上表面的A点和AB的中点沿与水平方向成30°角同时斜射入介质中，两种光在界面上折射后恰好相交于正方体底面的C点。已知真空中光速为c，求： (1)介质对光Ⅰ、Ⅱ的折射率； (2)光Ⅰ、Ⅱ到达C点的时间差。 思路点拨：解此题的关键是正