第四章 第1节 光的折射定律-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册同步核心辅导与测评（教科版）

第1节　光的折射定律 1．认识光的反射及折射现象，知道法线、入射角、反射角、折射角的含义。 2．理解折射率的概念和光的折射定律。 3．会计算折射率和光在介质中的传播速度，能根据实际问题画出光路图。 1．物理观念：了解光的折射定律，能对简单的实际问题进行解释。 2．科学思维：能运用数学知识对问题进行分析，得出结论。 3．科学态度与责任：有学习研究光的折射的内在动机。　　　　　　　　　　　　　　　 　光的折射定律 1．光的反射和折射 当光射到两种介质的界面时，一部分光仍回到原来的介质里继续传播的现象叫作光的反射；另一部分光进入第二种介质继续传播的现象叫作光的折射。 2．折射定律 (1)入射角与折射角：①入射角：入射光线与法线的夹角称为入射角。 ②折射角：折射光线与法线的夹角称为折射角。 (2)折射定律：入射光线、折射光线和法线在同一平面内，入射光线与折射光线分居法线的两侧；入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数。 　介质的折射率 1．定义：把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦值与折射角r的正弦值的比，叫作这种介质的折射率。 2．公式：n＝。 3．意义：反映介质光学性质的物理量。 4．与真空中光速的关系：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＝。 5．特点：任何介质的折射率都大于1。 6．光密介质和光疏介质：两种介质比较，折射率较大的介质称为光密介质，折射率较小的介质称为光疏介质。 [课前小练] 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一定发生变化。(×) (2)折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍。(×) (3)当入射角为0°时，折射角等于0°。(√) (4)入射角变化，折射角也随之变化，但入射角一定大于折射角。(×) 2．(多选)关于光的反射与折射，下列说法正确的是(　　) A．光发生反射时，光的传播方向不一定改变 B．光发生反射时，光的传播方向一定改变 C．光发生折射时，一定伴随着反射现象 D．光发生反射时，一定伴随着折射现象 解析：BC　发生反射时，光的传播方向一定发生改变，且可以改变90°，A错，B对；发生折射时，一定伴随着反射现象，但有反射现象，不一定有折射现象，C对，D错。 3．若某一介质的折射率较大，那么光在该介质中的速度较________。 解析：由n＝可知，介质的折射率越大，光在该介质中的速度越小。 答案：小 　光的折射定律 [思考探究] 将一根筷子竖直插入装有水的玻璃杯中从水平方向拍摄的照片如图所示。看上去，浸在水中的这段筷子产生了侧移，而且变粗了。如何解释观察到的现象？ 提示：图为筷子竖直插入盛水玻璃杯内的俯视图，A为筷子，图中的角i和r角分别为光线的入射角和折射角，根据光的折射规律可知，应有r>i。所以观察者在P处看到的筷子A的像A′的位置不是在A的实际位置，而是比其实际位置更靠近杯壁一些。同时，玻璃杯此时相当于一个凸透镜，对筷子起到了放大的作用，因此，观察到的筷子比实际要粗一些。 [思维深化] 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．入射角与折射角的大小关系 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。当光从真空斜射入介质时，入射角大于折射角；当光从介质斜射入真空时，入射角小于折射角。 　(多选)如图所示，虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法正确的是(　　) A．bO可能是入射光线 B．aO可能是入射光线 C．cO可能是入射光线 D．Ob可能是反射光线 【解析】　由于反射角等于入射角，入射光线、反射光线关于法线对称，所以aO、Ob应是入射光线或反射光线，PQ是法线。又因为反射光线、折射光线都不与入射光线位于法线同侧，所以aO是入射光线，Ob是反射光线，Oc是折射光线。 【答案】　BD [针对训练] 1．假设地球表面不存在大气层，那么人们观察的日出时刻与实际存在大气层的情况相比(　　) A．将提前 B．将延后 C．在某些地区将提前，在另一些地区将延后 D．不变 解析：B　光在均匀介质中是沿直线传播的，但地球周围的大气是不均匀的，离地面越高，空气越稀薄，太阳光从大气层外射到地面的光线为由真空进入空气中，光要发生折射，越接近地面空气越稠密，折射率也越大，因此人们观察到的日出时刻的太阳，实际上还完全处在地平线的下方，假设地球表面不存在大气层，则太阳光将沿直线射到地面，因此只有当太阳到达地平线位置时，人们才能观察到日出的太阳。这一现象，与人们所站的地理位置没有什么关系，故选项A、C、D错