第4.1节 光的折射-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第一册 ）

第四章·光 第01节 光的折射 目 标 导 航 知识要点 难易度 1．光的折射定律：真空 (一般 ) 2．折射率（真空） 3．插针法测定玻璃的折射率 4．视角深度为实际深度的 5．光从真空进入介质，频率不变，波长变小，速度变小 ★★★ ★★ ★★ ★★ ★★ 知 识 精 讲 知识点01 折射定律和折射率 1．光的折射 (1)折射现象：如图所示，当光线入射到两种介质的分界面上时，一部分光被反射回原来介质，叫光的反射。 另一部分光进入第2种介质，并改变了原来的传播方向，这种现象叫做光的折射现象。 AO称为入射光线，OB称为反射光线，OC称为折射光线。与法线的夹角分别称入射角，反射角，折射角。 (2)折射定律：折射光线跟入射光线与法线在同一平面内，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。 即介质不变的情况下，入射角增大，折射角也增大，但正弦比值不变。 2．光路可逆性 在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。如果让光线逆着出射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线出射。 比如：从BO入射，则发射光线为OA；从CO入射，则折射光线为OA。 3．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，叫这种介质的折射率． 定义式：n＝. 折射率是相对于真空的，所以真空n=1 (2) 意义：反映介质的光学性质的物理量．折射率越大，光从真空射入到该介质时偏折越大． (3) 把折射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介质。光疏介质与光密介质是相对的。 光从光疏介质到光密介质，折射角小于入射角。 4．折射率决定式：n＝ 即某种介质的折射率，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. 空气近似等于1. 5．折射定律的另外表达式： 光从真空中进入某种介质时θ1是入射角，θ2是折射角，c是光在真空中的速度，v是光在这种介质中的速度， 则： 更一般地，如果光从一种介质传播到另外一种介质，则： 因为 = = ，所以又有： n1v1=n2v2 n1sinθ1=n2sinθ2 即：折射率和波速，角度正弦成反比。n越大，v越小，θ角度越小。 6．光的折射与波长的关系： 如图光的色散中，不同频率（波长）的光在玻璃中折射率不同。 光从真空进入介质中，频率不变（等于波源），波长变短，波速变小，且不同颜色的光速度变化程度不一样。 颜色 红橙黄绿青蓝紫 频率ν 低―→高 同一介质中的折射率 小―→大 同一介质中速度 大―→小 波长 大―→小 临界角 大―→小 通过棱镜的偏折角 小―→大 · 对比：机械波的波速由介质决定，与波长无关 【例1】有一块玻璃砖，上、下两面光滑且平行，有一束光线从空气射入玻璃砖，下面给出的四个光路图正确的是( ) A． B． C． D． 【例2】一束光由空气射入某介质，当入射光线和界面的夹角为30°时，折射光线恰好与反射光线垂直，则光在该介质中的传播速度是(　　) A．　　　　 　B． C． D． 知识点02 插针法测定玻璃的折射率 1．实验原理：如图所示，当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O’B，从而求出折射光线OO’和折射角θ2，再根据n＝或n＝算出玻璃的折射率。 2．实验步骤 (1)将白纸用图钉钉在木板上。 (2)在白纸上画出aa’作为界面，过aa’上的一点O画出法线NN’，并画AO作为入射光线，如上图。 (3)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa’对齐，画出玻璃砖的另一边bb’。 (4)在线段AO上插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察P1、P2的像，调整视线方向直至P2的像挡住P1的像。再在另一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置。 (5)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作线段O’B与bb′交于O’，线段O’B即折射光线方向。 (6)连接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′，用量角器量出角度，计算正弦值。 (7)用上述方法分别求出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角，将它们的正弦值，记录表格。 (8)算出不同入射角时的比值，最后求平均值，即为玻璃砖的折射率。 3．实验数据的处理方法 改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sinθ1－sinθ2图象，由n＝可知图象应为直线，如图所示，其斜率为折射率。 【例3】（多选）某同学做“测定玻璃折射率”实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2，作出s