第四章 第1节 光的折射-【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（鲁科版）

第1节　光的折射 核心素养要求 核心素养呈现 1.知道光的折射现象，理解光的折射定律，并能用来解释和计算有关问题. 2.会依据光的折射定律作出光路图. 3.理解折射率的物理意义，知道光的色散现象产生的原因，掌握折射率与光速的关系. 　探究折射角与入射角的定量关系　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，传播方向会改变，这种现象叫作光的折射． 2．入射角与折射角的关系 (1)光的折射中的特征量： 入射角：入射光线与法线间的夹角，一般用i表示(如图所示)． 折射角：折射光线与法线间的夹角，一般用r表示． (2)实验结论：当入射角变化时折射角随着改变． 3．斯涅耳定律(折射定律) (1)内容：入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数． (2)表达式：＝n. 4．折射率：物理学中，把光从真空斜射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦与折射角r的正弦的比值n，称为这种介质的折射率，也称绝对折射率． 5．光路可逆性：在光的折射现象中，光路是可逆的． (1)入射角就是入射光线与界面的夹角．(× ) (2)光从一种介质进入另一种介质，入射角总是大于折射角．(×) (3)一束光从空气进入水中时传播方向一定改变．(×) (4)光的反射现象中，光路是可逆的，光的折射现象中，光路不是可逆的．(×) 　折射率 1．物理意义：反映介质光学性质的一个物理量，折射率越大，介质使光偏离原来传播方向的程度就越大． 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．色散现象 (1)原因：在同一种介质中，红光的传播速度最大，折射率最小；紫光的传播速度最小，折射率最大． (2)现象：一束白光射入三棱镜时，由于白光中不同色光的折射率不同，偏折程度就不同，紫光偏折程度最大，红光偏折程度最小，经三棱镜折射后出现色散． 是否可以由折射率的定义式n＝得出介质的折射率与入射角i的正弦成正比，与折射角r的正弦成反比？光在折射率大的介质中传播速度越大还是越小？ 提示：不可以．折射率n由介质的性质和光的颜色决定，与入射角i和折射角r无关；由v＝知，n越大，v越小． 　光的折射定律的理解与应用 [思 考 探 究] 如图所示，是激光笔发出的一束光照射到玻璃砖表面后发生了反射和折射现象． (1)仔细观察一下，思考光的折射中入射光线、法线、折射光线有什么规律呢？ 提示：折射光线、入射光线、法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线两侧． (2)改变入射光线与法线的夹角，观察到反射光线、折射光线与法线的夹角的大小有什么关系？ 提示：入射光线和反射光线同法线的夹角始终相等，折射光线与法线的夹角总是小于入射光线与法线的夹角． [思 维 深 化] 1．对折射定律的理解 (1)折射光线与入射光线、法线在同一平面内． (2)折射光线与入射光线分居在法线两侧． (3)入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即＝n，折射角r随入射角i的变化而变化，入射角i的正弦与折射角r的正弦之比是定值，当入射光线的位置、方向确定下来时，折射光线的位置、方向就确定了． 2．光线偏折的方向 (1)如果光线从折射率(n1)小的介质射向折射率(n2)大的介质，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大(减小)，折射角也会增大(减小)． (2)如果光线从折射率(n1)大的介质射向折射率(n2)小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于折射角，并且随着入射角的增大(减小)，折射角也会增大(减小)，如图所示，即光线的偏折情况与介质的性质有关． 　为了从军事工事内部观察外面的目标，工事壁上开有一长方形孔，设工事壁厚d＝20 cm，孔的宽度L＝20 cm，孔内嵌入折射率n＝的玻璃砖，如图所示．试问： (1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？ (2)要想使外界180°范围内的景物全被观察到，则应嵌入折射率最小为多大的玻璃砖？ 解析：工事内部的人从玻璃砖左侧能最大范围观察右边的目标，光路如图所示． tan β＝＝，可得β＝30° (1)由折射定律有＝ 得α＝60° 则视野的张角最大为2α＝120°. (2)要使视野的张角为180°，则光线从空气射入玻璃砖时最大入射角为90° 由折射定律有＝nmin，解得nmin＝2 应嵌入折射率最小为2的玻璃砖． 答案：(1)120°　(2)2 搞清“三线、两角、一界面”巧解光路问题 (1)根据题意正确画出光路图． (2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，注意入射角、反射角、折射角的确定． (3)利用反射定律、折射定律求解． (4)注意光路的可逆性的利用． [针 对 训 练] 1．光线以入射角θ1从空气射入折射率n＝的透明介质表面，如图所示． (1)当入射角θ1＝45°时，求反射