4.1 光的折射 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

4.1 光的折射 折射率 测量玻璃的折射率 折射原理 目录 CONTENTS 1 2 3 射水鱼在水中能准确射中水面上不远处的小昆虫。水中的鱼看到小昆虫在什么位置？是在昆虫的上方还是下方？ 3 光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象 4 一、折射定律 1.光的反射与折射：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，这个现象叫作光的反射；另一部分光会进入第2种介质，这个现象叫作光的折射。 2.反射定律：反射光线与入射光线、法线在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角。 在光的反射与折射现象中，光路是可逆的。 5 3.折射定律：折射光线与入射光线、法线在同一平面内，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。 n12与入射角、折射角大小无关，只与两种介质的性质有关 6 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，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。 c υ 2.定义式: 3.说明： （1）n反映介质的光学性质，只与介质有关。 7 （2）任何介质的绝对折射率均大于1 介 质 折射率 介 质 折射率 金刚石 2.42 岩 盐 1.55 二氧化碳 1.63 酒 精 1.36 玻 璃 1.5-1.8 水 1.33 水 晶 1.55 空 气 1.00028 （3）折射率反映介质对光的偏折作用，n越大光线偏折越厉害。 8 【例题】如图一个储油桶的底面直径与高均为d．当桶内没有油时，从某点Ａ恰能看到桶底边缘的某点Ｂ。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿ＡＢ方向看去，恰好看到桶低上的点C，ＣＢ两点距离d/4．求油的折射率和光在油中传播的速度。 Ｂ Ａ d C O D N Nˊ θ2 小结： 水中的鱼看到小昆虫在什么位置？是在昆虫的上方还是下方？ 我们看水下的鱼看起来比实际的深度深还是浅？ 三、实验：测量玻璃的折射率 3.实验器材：长方形玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、三角板(或直尺)、铅笔。 1.实验目的：测定玻璃的折射率。 2.实验原理：用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的出射光线，用量角器测入射角θ1和折射角θ2，根据折射定律计算出玻璃的折射率。 11 4.实验步骤： 1．用图钉把白纸固定在木板上． 2．在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O的法线NN′. 3．画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针． 4．在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′. 4.实验步骤： 5．眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像． 6．移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得线段OO′. 4.实验步骤： 7．用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2. 8．改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值． 5.数据处理： 1．平均值法 算出不同入射角时的比值 ，最后求出在几次实验中所测的 平均值，即为玻璃砖的折射率。 2．图象法 以sinθ1值为横坐标、以sinθ2值为纵坐标，建立直角坐标系，如图所示。描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线。求解图线斜率k，则 ，故玻璃砖折射率 。 3．作图法 在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点、OO′(或OO′的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长，如图所示。由于 ，且CO＝DO， 所以折射率 6.注意事项： (1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间，P2与O点之间，P3与P4之间，P3与O′点之间距离要稍大一些。 (2)入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小。 (3)在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面。更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。 6.注意事项： (4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 (5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上。若宽度太小，则测量误差较大。 7.误差分析： (1)入射光线和出射光线确定得不够精确，因此要求插大头针时，两大头针间距应适当大一些。 (2)入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差。 小结： 一、光的折射1．光的折射(1)折射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光进入第2种介质的现象。(2)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 (3)在光的折射现象中，光路是可逆的。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．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。 19 感谢倾听 20 $$