第4章 第1节 光的折射（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

　第4章　光的折射和全反射 第1节　光的折射 核心素养导学 物理观念 知道光的折射现象，理解光的折射定律和折射率的概念。 科学思维 学会根据光的折射画出光路图，应用光的折射定律分析解决问题。 科学探究 通过用实验探究折射角与入射角的关系。 科学态度与责任 认识到物理研究是建立在观察和实验基础上的一项创造性工作，对自然界有好奇心，激发对物理知识的学习热情和兴趣。 　 　　　　 一、探究折射角与入射角的关系 1．实验装置：水槽、激光发射器、量角器。 2．实验探究：保持光在水面的入射点不变，不断改变入射光的方向，观察折射光的方向如何变化。 3．实验结论 (1)光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角。 (2)当入射角增大时，折射角增大。 二、光的折射定律 1．光的折射 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。 2．光的折射定律 入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数，如果用n来表示这个比例常数，则有＝n。 3．光路可逆原理 在光的反射现象和折射现象中，光路都是可逆的。 在两种介质的分界面上可能同时发生光的反射现象和光的折射现象。　　 三、折射率 1．折射率的意义：不同介质的折射率不同，介质的折射率反映了光在介质中的偏折程度。 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．绝对折射率和相对折射率 (1)相对折射率：设光由介质1进入介质2，这时的折射率叫作介质2对介质1的相对折射率，通常用n21表示，则＝n21。 (2)相对折射率与绝对折射率的关系：n21＝，其中n1和n2分别是介质1和介质2的绝对折射率。 (3)折射率的另一种表达式：n1sin i＝n2sin r。 (1)折射率的大小由介质本身决定，同时光的频率越高，折射率越大，而与入射角、折射角的大小无关。 (2)不同颜色的光在同一种介质中的传播速度不同，折射率也不同。　　 1.将一根筷子斜插入装有水的茶缸中，可以看到水中的筷子向上弯折了。如何解释观察到的现象？ 提示：水中的筷子发生了光的折射现象。 2．如图甲、乙所示是一狭窄光束射到玻璃面上时发生折射和反射的情境，结合情境讨论下列问题。 (1)反射光线、折射光线、入射光线和法线的位置关系如何？ (2)在光的反射和折射中如果逆着反射光线或折射光线的方向射入，出射光线会沿什么方向？ 提示：(1)反射光线、折射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线、折射光线和入射光线分居法线两侧。 (2)出射光线会沿原入射光线的方向射出，因为在光的反射和折射中光路是可逆的。 3．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 1.50～2.00 水 1.33 水晶 1.54~1.56 空气 1.000 3 试根据表中数据判断下列说法的正误： (1)介质的折射率都大于1。(√) (2)折射率大的介质密度一定大。(×) (3)玻璃的折射率一定大于水晶的折射率。(×) (4)光在水中的传播速度大于光在酒精中的传播速度。(√) 新知学习(一)|光的折射和折射定律 [任务驱动] 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，如图所示。你知道这是为什么吗？ 提示：人看到的鱼是由于折射而成的像，其位置在鱼的实际位置上方，如图所示。 [重点释解] 1．光的方向 光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化(斜射)，并非一定变化，当光垂直界面入射时，传播方向就不发生变化。 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，当光垂直界面入射时，光的传播方向虽然不变，但也属于折射，光传播的速度发生变化。 3．入射角与折射角的大小关系 (1)光从一种介质进入另一种介质时，折射角与入射角的大小关系不要一概而论，要视两种介质的折射率大小而定。 (2)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。 [典例体验] [典例]　如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°(取sin 53°＝0.8)。已知水的折射率为。 (1)求桅杆到P点的水平距离； (2)船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。 [解析]　(1)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2；桅杆高度为h