第四章 1 光的折射定律-【导与练】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册同步全程学习全书word（新教材，教科版）

1　光的折射定律 [学习目标] 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.理解折射定律,并能用来解释和计算有关问题。 3.理解折射率的概念及与光速的关系,并能用来进行有关计算。 知识点一　光的反射和折射现象 1.光的反射: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。 2.光的折射:光线从一种介质照射到两种介质的分界面时,一部分光进入第二种介质继续传播的现象。 知识点二　光的折射定律 　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两侧,入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数。 知识点三　介质的折射率 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r的正弦值的比,叫作这种介质的折射率,用符号n表示。 2.定义式:n=。 3.折射率与光速的关系:光在不同介质中的速度不同,且都小于光在真空中的传播速度;某种介质的折射率等于光在真空中的速度c与光在这种介质中的速度v之比,即n=。 4.光密介质与光疏介质: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。 1.思考判断 (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)入射角增大为原来的2倍,折射角和反射角也都增大为原来的2倍。(　×　) (3)介质的折射率越大,光在这种介质中传播速度越快。(　×　) (4)由折射率的定义式n=得出,介质的折射率与入射角θ1的正弦成正比,与折射角θ2的正弦成反比。(　×　) (5)在光的反射和折射中光路都是可逆的。(　√　) 2.思维探究 (1)光在两种介质的界面发生反射和折射现象时,反射光线、折射光线和入射光线的传播速度是否相同? 答案:光在不同介质中的传播速度不同。反射光线和入射光线是在同一介质中,故它们两个的传播速度相同;折射光线和入射光线不在同一介质中,故它们两个的传播速度不同。 (2)如图所示,落山的太阳看上去正好在地平线上,但实际上太阳已处于地平线以下,观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况。造成这种现象的原因是什么? 答案:太阳光线进入大气层发生折射,使传播方向改变,使人感觉太阳的位置比实际位置偏高。所以这种现象是由光的折射造成的。 要点一　光的折射和折射定律 　在岸上往平静的水面观察,我们既可以看见水中的鱼,又可以看见岸上树的倒影。 (1)这两种现象产生的原因相同吗? (2)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,这是为什么? 答案:(1)不相同。看见水中的鱼是光的折射现象,看见岸上树的倒影是光的反射现象。 (2)从鱼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,人眼会逆着折射光线的方向看去,就会觉得鱼变浅了,所以叉鱼时要对着所看到的鱼的下方叉。 1.对折射定律的理解 (1)同面内:入射光线、折射光线和法线在同一平面内。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:入射光线与折射光线分居法线的两侧。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r随入射角i的变化而变化,入射角i的正弦值与折射角r的正弦值之比是定值,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。 所以,光的折射定律是光从一种介质射向另一种介质中时,在传播过程中遵循的必然规律。 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。 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i、r分别为此时的入射角和折射角。 [例1] 如图所示是一束光从空气射向某介质在界面上发生了反射和折射现象的光路图,下列判断正确的是(　C　) A.AO是入射光线,OB为反射光线,OC为折射光线 B.BO是入射光线,OC为反射光线,OA为折射光线 C.CO是入射光线,OB为反射光线,OA为折射光线 D.条件不足,无法确定 解析:法线与界面垂直,根据反射角等于入射角,反射光线、折射光线和入射光线都位于法线两侧。可知CO为入射光线,OB为反射光线,OA为折射光线。 (1)应用折射定律和反射定律解题的关键是确