(讲义)第4章 第1节 光的折射定律-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册(粤教版2019)

第一节　光的折射定律 1．理解光的折射定律． 2．理解折射率的概念，知道折射率和光速的关系． 3．能够用光的折射定律解释光的折射和光的色散现象． 知识点一　光的折射定律 如图所示，当光线从空气射入介质时，发生折射，折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧；入射角i的正弦值跟折射角γ的正弦值成正比．用公式表示为：＝n． 知识点二　折射率 1．定义：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γ的正弦值之比n，叫作这种介质的折射率． 2．公式：n＝． 3．意义：折射率与介质的自身性质有关，与入射角大小无关，是一个反映介质光学性质的物理量． 4．折射率与光速的关系：不同介质的折射率不同，是由光在不同介质中的传播速度不同引起的，即n＝，式中c为光在真空中的传播速度．由于c＞v，故n＞1． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)． (1)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)光的折射率随入射角的增大而增大． (×) (3)介质的折射率越大，光在这种介质中的传播速度越小． (√) (4)介质的折射率越大，介质的密度也越大． (×) 2．插入水中的筷子，水里部分从水面斜着看起来是(　　) A．向上曲折 B．向下曲折 C．没有变化 D．与水对光线的反射有关，难以确定 A　[插入水中的筷子，水下的筷子反射的光线从水中进入空气中时发生折射，折射光线远离法线，折射角大于入射角，人逆着折射光线看到比实际位置高一些的筷子的虚像，所以从水面斜着看起来是向上曲折，A正确．] 3．关于折射率，下列说法正确的是(　　) A．某种介质的折射率等于光在介质中的传播速度v和光在真空中的传播速度c的比值 B．折射角和入射角的大小决定着折射率的大小 C．任何介质的折射率都小于1 D．任何介质的折射率都大于1 D　[某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c与光在介质中的传播速度v的比值，A错误；折射率与折射角和入射角的大小无关，B错误；任何介质的折射率都大于1，C错误，D正确．] 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：从鱼身上反射的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼从逆着折射光线的方向看去，就会觉得鱼变浅了，眼睛看到的是鱼的虚像，在鱼的上方，所以叉鱼时要瞄准像的下方，如图所示． 　光的折射定律和折射率 1．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． 2．折射光路是可逆的 在光的折射现象中，光路是可逆的，即让光线逆着原折射光线射到界面上，光线会逆着原来的入射光线发生折射． 3．对折射率的理解 (1)关于正弦值：当光由真空射入某种介质时，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但正弦值的比值是一个常数． (2)关于常数n：入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数，但不同介质具有不同的常数，说明常数反映了该介质的光学特性．常数越大，光线的偏折角度就越大，因此折射率n是反映了介质对光线偏折能力大小的物理量． (3)折射率与光速的关系：光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，即n＝，由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率n都大于1． (4)决定因素：介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量，它的大小由介质本身及光的性质共同决定，不随入射角、折射角的变化而变化． 【典例1】　如图所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行．此玻璃的折射率为(　　) A．　　　B．1.5　　　C．　　　D．2 C　[作出光线在玻璃球体内的光路图如图所示： A、C是折射点，B是反射点，OD平行于入射光线，由几何知识得，∠AOD＝∠COD＝60°，则∠OAB＝30°，即折射角r＝30°，入射角i＝60°，由折射定律有n＝＝，故C正确，A、B、D错误．] 折射问题的四点注意 (1)根据题意画出正确的光路图． (2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角的确定． (3)利用反射定律、折射定律求解． (4)注意光路可逆性、对称性的应用． [跟进训练] 训练角度1　求介质的折射率 1．利用半圆柱形玻璃，可减小激光光束的发散程度．在如图所示的光路中，A为激光的出射点，O为半圆柱形玻璃横截面的圆心，AO过半圆顶点．若某条从A点发出的与AO成α角的光线，以入