第一节 光的折射（教学课件）物理沪科版2020选择性必修第一册

第四章 光 4.1光的折射 1.理解光的折射定律，并能用来解释和计算有关问题. 2.理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系， 并会进行相关计算. 【学习目标】 导入新课 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？ 一、光的折射现象和折射定律 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，这是为什么？ 答案　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. 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　　　时，一部分光　　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　　　　内，反射光线与入射光线分别位于　　　　　；反射角　　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　　　时，一部分光　　第2种介质的现象. 分界面 返回 同一平面 法线的两侧 等于 分界面 进入 (2)折射定律：折射光线与入射光线、法线处在　　　　内，折射光线与入射光线分别位于　　　　　；　　　　　　与　　　　　　成正比，即　　 ＝n12(式中n12是比例常数). (3)在光的折射现象中，光路是　　的. 同一平面 法线的两侧 入射角的正弦 折射角的正弦 可逆 (4)光的方向：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当光垂直界面入射时，光的传播方向不变. (5)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. 3.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＝ ，结合数学三角函数的关系进行运算. 例1　如图所示，把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，且让半球的凸面向上.从正上方(对B来说是最高点)竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的文字，下面的观察记录正确的是 A.看到A中的字比B中的字低 B.看到A、B中的字一样高 C.看到A中的字和没有放立方体时一样高 D.看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高 √ 解析　如图所示： 折射只有在入射角不等于0°的时候才发生，当人眼通过半球体观察的时候，B中心处报纸上的文字反射的光线沿球面法线方向射出， 所以不发生折射，通过半球体观察物像重合，则看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高； 通过立方体观察时，由于光线发生了折射，折射角大于入射角，所以看到的像比物高，即看到A中的字比B中的字高，故D正确. 例2　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)画出折射光路图； 答案　见解析图 解析　光路图如图所示，其中AO为入射光线，OB为折射光线. (2)当入射角变为45°时，折射角的正弦值为多大？ 二、折射率 如表所示是在探究光由真空射入某种透明介质发生折射的规律时得到的实验数据.请在表格基础上思考以下问题： 入射角θ1(°) 折射角θ2(°) 10 6.7 1.49 1.49 20 13.3 1.50 1.49 30 19.6 1.53 1.49 40 25.2 1.59 1.51 50 30.7 1.63 1.50 60 35.1 1.71 1.51 70 38.6 1.81 1.50 80 40.6 1.97 1.51 (1)随着入射角的增大，折射角怎样变化？ 答案　折射角增大. (2)当入射角与折射角发生变化时，有没有保持不变的量(误差允许范围内)? 答案　入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不变. 1.定义 光从真空射入某种介质发生折射时，　　　　　　与　　　　　　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　　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＝　. 入射角的正弦 折射角的正弦 真空 3.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. 4.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