4.1光的折射 导学案 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理导学案围绕光的折射展开，通过射水鱼射中昆虫的生活实例导入，引导学生学习折射定律（内容、光路可逆性、折射角与入射角关系）和折射率（定义、物理意义、与光速关系），构建从现象到规律的知识支架，帮助学生形成光的传播与相互作用的物理观念。 以问题驱动和分层设计为特色，导入与思考环节激发科学探究兴趣，典型例题涵盖折射率计算、不同色光折射比较等，课后作业结合选择与计算，锻炼科学推理和模型建构能力，助力学生深化物理观念，适合自主学习与教学评估。

第1节 光的折射 【知识梳理】 问题导入：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？ 一、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。（n12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） 2．光路可逆性：在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。 3．折射角与入射角的大小关系：当光从真空斜射入介质时，入射角大于折射角；当光从介质斜射入真空时，入射角小于折射角；当光垂直射入介质时，光不发生偏折。 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，用字母n表示． 2．物理意义：反映介质的光学性质的物理量． 3．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＝． 4．特点：任何介质的折射率都大于1． 思考：折射率大小与哪些因素有关？ （1）密度大的介质折射率不一定大，例如水的密度比酒精的密度大，但水的折射率比酒精的折射率小； （2）折射率大小不仅与介质有关，还与光的频率（波长）有关。例如，当白光通过镜折射后，我们可以看到红光偏折最小，紫光偏折最大。说明同一种介质对不同频率f（波长λ）的光，折射率n也不同。其中红光波长较大，频率较小，折射率小。另外，根据n＝，不同频率f（波长λ）的光在同一介质中传播速度不一样，红光折射率较小，波速v较大。 【典型例题】 例1：一个圆柱形筒，直径为d=12cm，高H=16cm，人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为h=9cm。当筒中盛满液体时，则人眼又恰能看到筒侧的最低点，求： （1）此液体的折射率； （2）光在此液体中的传播速度． 答案：（1）（2） 例2：有一水池实际深度为3 m，当垂直水面向下看时，水的视深为多少？（已知水的折射率为） 答案：2.25m 例3：（多选）如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分成a、b两束，则： AB A．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光先消失 B．用同一双缝干涉实验装置做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距 C．a、b两束光相比较，在真空中的传播速度a光比b光大 D．在水中，b光波长比a光波长大 例4：如图所示，两束平行的红光和紫光，相距为d，斜射到玻璃砖的上表面上（玻璃砖足够长），当它们从玻璃砖的下表面射出时B A．两条出射光线仍平行，但距离大于d B．两条出射光线仍平行，但距离小于d C．两条出射光线仍平行，距离仍为d D．两条出射光线将不再平行 【课后作业】 （ ）1．下列哪一幅图正确表示了光从空气进入玻璃中的光路C （ ）2．一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时D A．速度相同，波长相同                                           B．速度不同，波长相同 C．速度相同，频率相同                                           D．速度不同，频率相同 （ ）3．关于光的折射现象，下列说法中正确的是C A．折射角一定小于入射角 B．折射率跟折射角的正弦值成反比 C．折射率大的介质，光在其中的传播速度小 D．折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍 （ ）4．下列说法正确的是C A．光从一种介质进入另一种介质时，一定会发生偏折 B．光从空气进入其他介质时，折射角大于入射角 C．光从空气进入其他介质时，速度要减小 D．折射是指光的传播方向发生改变的现象 （ ）5．如图所示,光在真空和某介质的界面MN上发生折射，由图可知C A．光是从真空射入介质的 B．介质的折射率为 C．介质的折射率为 D．反射光线与折射光线的夹角为60° （ ）6．某单色光由某种介质射向空气，当入射角为30°时，折射光线与反射光线刚好垂直，则该介质对该种色光的折射率为D A．2 B． C．1.5 D． （ ）7．如图所示，两束单色光A、B分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光P，下列说法正确的是A A． A光的频率小于B光的频率 B． 在玻璃砖中A光的传播速度小于B光的传播速度 C． 两种单色光由玻璃射向空气时，入射角一样大 D． 玻璃砖对A光的折射率大于对B光的折射率 （ ）8．一束由红光和紫光组成的复色光斜射到水平放置的平行矩形玻璃砖的上表面上的 点，如图所示，入射光线与法线的夹角为i。下列说法中正确的是D A． 红光从玻璃砖下表面射出时偏折程度比紫光大 B． 红光在玻璃砖中传播速度比紫光小 C． 红光从玻璃砖下表面射出时，相对入射光线侧移距离比紫光大 D． 玻璃砖对红光的折射率比紫光小 （ ）9．如图所示,虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一束光线以及它射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法错误的是C A．bO不可能是入射光线 B．aO是入射光线 C．cO是入射光线 D．Ob是反射光线 （ ）10．如图所示，扇形透明介质AOB的半径为R，圆心角为45°，单色光沿平行OB方向从C点射介质，C点到OB的距离H= ，该介质的折射率n= 。光在AB面的入射角的正弦值为B A．                                        B．  C．                                        D．  11．如图所示，空气中有一半径为R的实心玻璃球，O为球心，AB为直径，一条平行于AB的光线从球体上的M点射入玻璃球，折射光线恰好过B点，已知∠ABM=30°，光在真空中传播的速度为c。求： （1）该玻璃的折射率； （2）光从M点传播到B点的时间。 答案：（1）（2） 12．如图所示,水槽置于正在向左匀速行驶的小车上，水槽长12 cm，高16 cm，距水面8 cm的水槽底部边缘处的光源P发出的激光束，经过水槽中心位置的O点从水面出射后打到距离水槽顶端竖直长度3.5 cm处。 （1）求水槽内水的折射率。 （2）当小车突然刹车,光源P由于惯性移动了2 cm，设光源P发出的激光束的方向不变，则水面稳定后，经过水面出射后的光束打到水槽上的点移动了多远? 答案：（1）（2）1.5cm 13．如图所示，真空中有一个半径为R、折射率为的透明玻璃半球体，O为球心，轴线OO'水平，位于轴线上O点左侧R/3处的点光源S发出一束与OO'夹角θ=60°的光线射向半球体，已知光在真空中传播的速度为c。不考虑光线在玻璃半球体圆弧界面上的反射，求： （1）光线进入玻璃半球体时的折射角r； （2）光在玻璃半球体内传播的时间t。 答案：（1）30°（2） 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 光的折射 【知识梳理】 问题导入：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？ 一、折射定律 1．内容：折射光线与入射光线、法线处在 ，折射光线与入射光线分别位于法线的 ；入射角的正弦与折射角的正弦成 ，即＝ 。（n12是比例常数，它与入射角、折射角的大小 ，只与 有关） 2．光路可逆性：在光的反射和折射现象中，光路都是 。 3．折射角与入射角的大小关系：当光从真空斜射入介质时，入射角 折射角；当光从介质斜射入真空时，入射角 折射角；当光 射入介质时，光 偏折。 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 ，简称折射率，用字母n表示． 2．物理意义：反映介质的 的物理量． 3．折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在 的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝ ． 4．特点：任何介质的折射率都 1． 思考：折射率大小与哪些因素有关？ （1）密度大的介质折射率 大，例如水的密度比酒精的密度大，但水的折射率比酒精的折射率小； （2）折射率大小不仅与介质有关，还与光的 有关。例如，当白光通过镜折射后，我们可以看到红光偏折 ，紫光偏折 。说明同一种介质对 频率f（波长λ）的光，折射率n也 。其中红光波长 ，频率 ，折射率 。另外，根据n＝，不同频率f（波长λ）的光在同一介质中传播速度 ，红光折射率 ，波速v 。 【典型例题】 例1：一个圆柱形筒，直径为d=12cm，高H=16cm，人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为h=9cm。当筒中盛满液体时，则人眼又恰能看到筒侧的最低点，求： （1）此液体的折射率； （2）光在此液体中的传播速度． 例2：有一水池实际深度为3 m，当垂直水面向下看时，水的视深为多少？（已知水的折射率为） 例3：（多选）如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分成a、b两束，则： A．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光先消失 B．用同一双缝干涉实验装置做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距 C．a、b两束光相比较，在真空中的传播速度a光比b光大 D．在水中，b光波长比a光波长大 例4：如图所示，两束平行的红光和紫光，相距为d，斜射到玻璃砖的上表面上（玻璃砖足够长），当它们从玻璃砖的下表面射出时 A．两条出射光线仍平行，但距离大于d B．两条出射光线仍平行，但距离小于d C．两条出射光线仍平行，距离仍为d D．两条出射光线将不再平行 【课后作业】 （ ）1．下列哪一幅图正确表示了光从空气进入玻璃中的光路 （ ）2．一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时 A．速度相同，波长相同                                           B．速度不同，波长相同 C．速度相同，频率相同                                           D．速度不同，频率相同 （ ）3．关于光的折射现象，下列说法中正确的是 A．折射角一定小于入射角 B．折射率跟折射角的正弦值成反比 C．折射率大的介质，光在其中的传播速度小 D．折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍 （ ）4．下列说法正确的是 A．光从一种介质进入另一种介质时，一定会发生偏折 B．光从空气进入其他介质时，折射角大于入射角 C．光从空气进入其他介质时，速度要减小 D．折射是指光的传播方向发生改变的现象 （ ）5．如图所示,光在真空和某介质的界面MN上发生折射，由图可知 A．光是从真空射入介质的 B．介质的折射率为 C．介质的折射率为 D．反射光线与折射光线的夹角为60° （ ）6．某单色光由某种介质射向空气，当入射角为30°时，折射光线与反射光线刚好垂直，则该介质对该种色光的折射率为 A．2 B． C．1.5 D． （ ）7．如图所示，两束单色光A、B分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光P，下列说法正确的是 A． A光的频率小于B光的频率 B． 在玻璃砖中A光的传播速度小于B光的传播速度 C． 两种单色光由玻璃射向空气时，入射角一样大 D． 玻璃砖对A光的折射率大于对B光的折射率 （ ）8．一束由红光和紫光组成的复色光斜射到水平放置的平行矩形玻璃砖的上表面上的 点，如图所示，入射光线与法线的夹角为i。下列说法中正确的是 A． 红光从玻璃砖下表面射出时偏折程度比紫光大 B． 红光在玻璃砖中传播速度比紫光小 C． 红光从玻璃砖下表面射出时，相对入射光线侧移距离比紫光大 D． 玻璃砖对红光的折射率比紫光小 （ ）9．如图所示,虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一束光线以及它射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法错误的是 A．bO不可能是入射光线 B．aO是入射光线 C．cO是入射光线 D．Ob是反射光线 （ ）10．如图所示，扇形透明介质AOB的半径为R，圆心角为45°，单色光沿平行OB方向从C点射介质，C点到OB的距离H= ，该介质的折射率n= 。光在AB面的入射角的正弦值为 A．                                        B．  C．                                        D．  11．如图所示，空气中有一半径为R的实心玻璃球，O为球心，AB为直径，一条平行于AB的光线从球体上的M点射入玻璃球，折射光线恰好过B点，已知∠ABM=30°，光在真空中传播的速度为c。求： （1）该玻璃的折射率； （2）光从M点传播到B点的时间。 12．如图所示,水槽置于正在向左匀速行驶的小车上，水槽长12 cm，高16 cm，距水面8 cm的水槽底部边缘处的光源P发出的激光束，经过水槽中心位置的O点从水面出射后打到距离水槽顶端竖直长度3.5 cm处。 （1）求水槽内水的折射率。 （2）当小车突然刹车,光源P由于惯性移动了2 cm，设光源P发出的激光束的方向不变，则水面稳定后，经过水面出射后的光束打到水槽上的点移动了多远? 13．如图所示，真空中有一个半径为R、折射率为的透明玻璃半球体，O为球心，轴线OO'水平，位于轴线上O点左侧R/3处的点光源S发出一束与OO'夹角θ=60°的光线射向半球体，已知光在真空中传播的速度为c。不考虑光线在玻璃半球体圆弧界面上的反射，求： （1）光线进入玻璃半球体时的折射角r； （2）光在玻璃半球体内传播的时间t。 学科网（北京）股份有限公司 $