4.1光的折射-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第一册）

第四章 光 第一节 光的折射 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 知道光的反射、折射现象及折射率的概念，能对简单现象进行解释。 科学思维 理解光的反射定律和折射定律，能够应用几何知识分析物理问题。 科学探究 经历光的折射定律的探究过程，体会科学探究的重要作用。 科学态度与责任 结合生活中的光学现象，培养学生的兴趣。 知识点一　折射定律 1.光的反射和光的折射 (1)光的反射：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，这种现象叫作光的反射。如图所示。 (2)光的折射：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.折射定律 (1)内容：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。 (2)在光的折射现象中，光路是可逆的。 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。 2.定义式：n＝。 3.意义：介质的折射率反映了光从真空斜射入介质(或从介质斜射入真空)时偏折的程度，是反映介质的光学性质的物理量。 4.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＝。 5.光的色散 当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，会出现色散现象。 6.特点 任何介质的折射率n都大于1。 易错易混点1.对光的折射的理解 易错易混点辨析： 1.光的折射 (1)光的方向： ①光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方向要发生变化。 ②当光垂直界面入射时，光的传播方向不变。 (2)入射角与折射角的大小关系：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.解决光的折射问题的基本思路 (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、折射角分别是入射光线、折射光线与法线的夹角。 (3)利用折射定律n＝，结合数学三角函数的关系进行运算。 (4)注意光路可逆性的应用。 例1.如图所示，救生员坐在泳池旁边凳子上，其眼睛到地面的高度h0为1.2 m，到池边的水平距离L为1.6 m，池深H为1.6 m，池底有一盲区。设池水的折射率为。当池中注水深度h为1.2 m和1.6 m时，池底盲区的宽度分别是多少。 解析:　当池中注水深度h为1.2 m，光路如图所示， 根据几何关系知 sin i＝＝， 即i＝53°， 根据折射率可得sin r＝＝， 即r＝37°， 根据几何关系可知盲区 s＝(1.6－1.2)tan i(m)＋1.2×tan r(m) ＝ m， 当池中注水深度h为1.6 m时，同理可得 s′＝1.6×tan r(m)＝1.2 m。 例2.(多选)如图所示，把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，且让半球的凸面向上。从正上方(对B来说是最高点)竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的文字，下面的观察记录正确的是(　　) A.看到A中的字比B中的字高 B.看到B中的字比A中的字高 C.看到A、B中的字一样高 D.看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高 解析：选AD。如图所示： 当人眼通过半球体观察的时候，B中心处报纸上的文字反射的光线沿球面法线方向射出，通过半球体观察物像重合。则看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高；通过立方体观察时，由于光线发生了折射，折射角大于入射角，所以看到的像比物高，即看到A中的字比B中的字高，故A、D正确。 易错易混点2.对折射率的理解 易错易混点辨析： 1.对折射率的理解 (1)折射率 n＝，i为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而r为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角。 (2)折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关，与介质的密度没有必然联系。 2.折射率与光速的关系：n＝ (1)光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，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。 (2)某种介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越小。 3.利用光路图计算折射率的方法 (1)根据题意画出正确的光路图。首先要找到入射的界面，同时准确地作出法线，再根据折射定律和入射光线画出折射光线，找到入射角和折射角，要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角。 (2)利用几何关系确定光