第四章 第1节 第1课时 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（人教版）

第1节　光的折射 第1课时　光的折射 [学习目标要求]　1.通过实验知道光的反射及折射现象，理解光的折射定律。2.理解折射率的定义及折射率与光速的关系。3.能用光的折射定律解决相关问题。 　折射定律 1．光的反射：如图所示，光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质的现象。 2．光的折射和折射定律 (1)光的折射：如图所示，光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光进入第2种介质的现象。 (2)入射角：入射光线与法线的夹角。 (3)折射角：折射光线与法线的夹角。 (4)折射定律：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；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即＝n12，式中n12是比例常数，只与两种介质的性质有关。 (5)光路可逆性：在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。 [判一判] (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。(×) 　折射率 1．物理意义：反映介质的光学性质的物理量。 2．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，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率。 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，即n＝。 4．特点：任何介质的折射率都大于1。 [练一练] 如图所示，光从空气射入某介质，入射光线和界面的夹角为45°，反射光线和折射光线之间的夹角为105°，由此可知，这种介质的折射率为________，光在这种介质中的传播速度是________。(用真空中光速c表示) 解析：入射角θ1＝45°，折射角θ2＝30°根据折射定律得n＝＝；光在介质中的传播速度为v＝＝c。 答案：　c 学习任务一　对光的折射现象的理解 [导学探究] 如图所示，一块半圆形的玻璃砖放在带有角度刻度的圆盘上，使玻璃砖的圆心正好与圆盘刻度的圆心重合，将激光笔对准圆心照射，会观察到激光笔发出的一束光照射到玻璃砖表面后发生了图中的现象。 (1)观察光从空气射到空气与玻璃的分界面时，发生什么现象？ (2)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：(1)一部分光返回到玻璃中去(反射光)，另一部分光会进入到空气中去，但传播方向与入射光的传播方向相比，发生偏折。 (2)折射光线、入射光线、法线在同一平面内，折射光线与入射光线分居在法线两侧，折射光线与法线的夹角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)“同面内”：“折射光线与入射光线、法线在同一平面内”，这句话大体上说明了三线的空间位置：折射光线在入射光线与法线决定的平面内，即三线共面。 (2)“线两旁”：“折射光线与入射光线分居在法线两侧”，这句话把折射光线的位置又作了进一步的确定，使得折射光线的“自由度”越来越小。(i>0) (3)“正比例”：“入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数”，即＝n，折射角θ2随入射角θ1的变化而变化，入射角θ1的正弦与折射角θ2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．入射角与折射角的大小关系 (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。 3．折射光路是可逆的 如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射，定律中的公式就变为＝，式中θ1、θ2分别为此时的入射角和折射角。 　如图所示，光线以入射角θ1，从空气射向折射率为n＝的玻璃表面。 (1)当入射角θ1＝45°时，反射光线与折射光线间的夹角θ为多大？ (2)当入射角θ1为多少时，反射光线与折射光线垂直？ [思路点拨]　本题主要考查反射角、入射角和折射角的概念，首先应弄清反射角、折射角和入射角的含义，然后根据光路图，利用几何知识解题。 解析：(1)由折射定律有n＝，解得sin θ2＝＝，则θ2＝30° 由反射定律得θ′1＝θ1＝45° 由几何关系可知反射光线与折射光线间的夹角为θ＝105° 。 (2)当反射光线与折射光线垂直时，θ′1＋θ2＝90° 则n＝＝＝＝tan θ1＝ 故θ1＝arctan＝54.74°。 答案