4.1光的折射 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第四章 第一节 光的折射 高中物理选择性必修第一册 情景导入 情景导入 复习回顾 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。 光在反射时遵从反射定律，光在折射时遵从什么定律呢？ 折射定律 初中知道，让一束光由一种介质斜着射向另一种介质，例如，从空气射入水中，入射光线与法线的夹角 称为入射角，折射光线与法线的夹角 称为折射角。那么，光在折射时，折射角与入射角之间会有什么定量的关系呢？ 折射定律 1.49 1.47 1.58 1.60 1.61 1.71 1.84 1.95 折射定律 入射角 θ1 折射角 θ2 10 6.7 20 13.6 30 19 40 25 50 31 60 35 70 38 80 41 0.99 0.96 0.91 0.84 0.75 0.61 0.43 0.23 1.49 1.45 1.53 1.52 1.48 1.51 1.52 1.50 实验结论：在实验允许的误差范围内，入射角的正弦与折射角的正弦成之比是相等的。 思考：如果将玻璃换成其它介质，入射角和折射角的正弦之比是否具有相同的结论？ 折射定律 总结：光从一种介质进入到另一种介质时，总有入射角的正弦与折射角的正弦之比相等。 折射定律 1621年，荷兰数学家斯涅耳在分析了大量实验数据后，找到了两者之间的关系，并把它总结为光的折射定律。 斯涅耳 光的折射定律：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 折射定律 对折射定律的理解： 1、式中的 是比例常数，它与入射角、折射角的大小无关，只与两种介质的性质有关。 光的折射定律: 2、当入射角 ，即垂直界面入射时，折射角 ，是折射中的特殊现象。 3、在折射现象中，光路也是可逆的。 折射率 下面我们来讨论光从真空中射入介质的情形，上式中的常数 可以简单记为 。 这个常数 与介质有关系，是一个反映介质的光学性质的物理量。常数 越大，光线以相同入射角从真空中斜射入这种介质时偏折的角度越大。 介质 常数 水 1.33 玻璃 1.50 金刚石 2.42 折射率 1、折射率: 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，用符号 表示。 真空的折射率为1，空气的折射率近似为1。 折射率无单位，任何介质的折射率皆大于1。 折射率 2、说明: ① n的大小与θ1和θ2无关，与介质和入射光的频率有关，对于确定的介质，n是定值。 ② 折射率反映介质对光的偏折作用，n越大光线偏折越厉害。 ③ 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。 ④ 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。 折射率 3、折射原因: 研究表明，光在不同介质中的传播速度不同；某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度 与光在这种介质中的传播速度 之比，即 由于光在真空中的传播速度 大于光在任何介质中的传播速度 ，因而任何介质的折射率都大于1。所以光从真空中射入任何介质，入射角总是大于折射角。 折射率 折射率是衡量材料光学性能的重要指标。 折射率 光的颜色 紫 蓝 绿 黄 橙 红 折射率 1.532 1.528 1.519 1.517 1.514 1.513 在同一种介质中： 红光的折射率最小，速度最大。 紫光的折射率最大，速度最小。 真空中所有光速都相同。 思考问题 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？是在昆虫的实际位置的上方还是下方？水面上的昆虫看到射水鱼是在鱼的实际位置上方还是下方？ 鱼看到昆虫是在昆虫的实际位置上方 昆虫看到鱼也是在鱼的实际位置上方 思考问题 如图是光线由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气的光路图，O点是半圆形玻璃砖的圆心。指出哪些情况是可能发生的，那些情况是不可能发生的。 √ √ 思考问题 一束光从空气射向折射率为 的某种介质，若反射光线与折射光线垂直，已知真空中的光速为c，则下列说法正确的是（　 ） A．光的入射角为30° B．介质中的光速为 C．光的折射角为60° D．介质中的光速为 D 思考问题 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，恰好看到桶底上的点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 解：做光路图如图示： Lavf58.33.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.46.101 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.1 Lavf58.20.100 $$