4.1光的折射定律 课件 -2023-2024学年高二上学期物理粤教版(2019)选择性必修第一册

by甘腾胜@20221201 新粤教版(2019)高中物理选择性必修第一册 第四章 4.1 光的折射定律 探究光折射时的特点 回顾初中内容 光在均匀介质中沿直线传播，当它遇到不同介质的分界面时，往往不再按照原来的方向前进，一部分被反射回原来的介质中，发生光的反射；另一部分进入不同介质后偏向另一个方向传播，发生光的折射。 思考：光发生折射时入射角与折射角有什么定量关系呢？ 人类对光的折射的研究历程 托勒密：在入射角很小的情况下，折射角和入射角成正比。 阿勒·哈增：入射角较大的情况下，折射角和入射角成正比的关系不成立。 开普勒：托勒密的结论只有在入射角小于30°角时才成立。 斯涅尔：在不同的介质里，入射角和折射角的余割之比总是相同的值，即折射角和入射角的正弦值之比为一常数。 光的折射定律 情境：如图所示，让一束光由一种介质斜着射向另一种介质，例如，从空气射向水中，入射光线与法线的夹角 i 称为入射角，折射光线与法线的夹角 γ 称为折射角。 1、折射定律：当光线从空气射入介质时，发生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 i 的正弦与折射角 γ 的正弦成正比。 2、表达式： n与入射角、折射角大小无关，只与两种介质的性质有关。 讨论与交流 若让光从玻璃片入射，进入到玻璃片与空气的界面，折射光线将如何？光线向什么方向偏折？ 光路的可逆性：如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来入射光线发生折射。也就是说，在光的折射现象中，光路是可逆的。 讨论与交流 情境：光从真空射入水中时，n=1.33；光从真空射入某种玻璃时，n=1.50。对于不同的介质来说，常数n是不同的。 【思考】常数n越大，光线从真空斜以相同入射角射入这种介质，光线的偏折情况是怎样的？ 折射率 1、定义：把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角 i 的正弦与折射角 γ 的正弦之比 n ，叫作这种介质的折射率。 2、物理意义：折射率是反映介质光学性质的一个物理量，它反映了光从真空斜射入介质（或从介质斜射入真空）时偏折的程度。折射率越大，介质使光线偏折的程度就越大。 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。 任何介质的折射率都大于1。 折射率无单位。 几种常见介质的折射率 【讨论与交流】有人说，当光从水射入空气发生折射时，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比即为水的折射率。这种说法正确吗？ 例题 如图所示，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，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距d/4。求油的折射率和光在油中传播的速度。 方法总结 解决光的反射、折射问题的方法 （1）根据题意准确、规范地画出光路图，确定好界面和法线。 （2）在光路图中找出入射角、反射角和折射角，利用几何关系确定光路图中的边、角关系，与折射定律 n = sin i / sin γ 中的各量准确对应。结合数学的三角函数的知识进行运算，必要时可利用光路可逆原理辅助解题。 光的折射定律 【练1】(单)傍晚，太阳从西边落下，在人们观察到日落的时刻（太阳刚落在地平线上），太阳的实际位置 A．完全在地平线下方 B．完全在地平线上方 C．恰好落在地平线上 D．部分在地平线上方，部分在地平线下方 A 光的折射定律 【练2】(单)一束光从某种介质射入空气中时，入射角θ1=30°，折射角θ2=60°，光路如图所示，则下列说法正确的是 A．此介质折射率为 B．此介质折射率为 C．光在介质中速度比在空气中大 D．当入射角增大时，折射角增大，折射率也增大 B 光的折射定律 【练3】(单)一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反射光线与折射光线垂直，已知真空中的光速为c，则下列说法正确的是 A．光的入射角为30° B．介质中的光速为c C．光的折射角为60° D．介质中的光速为 D 光的折射定律 【练4】(单)一圆柱形透明介质放在水平地面上，其横截面如图所示，O点为圆心，直径BC竖直，右侧半圆面镀银。一光线从A点水平向右射入介质，光线在A点的入射角为60°，在镀银处发生一次反射后射出介质，且射出时光线水平向左，则该介质的折射率为 A． B． C． D． B 光的折射定律 【练5】(单)有一束单色光从A穿过B再折向C，如图所示，下列说法中正确的是 A．介质B的折射率最大 B．介质C的折射率最大 C．光在介质B中的速度最小 D．光在介质C中的速度最大 B 光的折射定律 【练6】(多)如图，有一透明材料制成的空心球体，内径R=1m，外径为2R，在过球心的某截面内有一束单色光从球面上A点射入，光线与AO间夹角 i=6