4.1.光的折射定律-【正禾一本通】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

本讲义聚焦光的折射定律及介质折射率核心知识点，承接光的反射规律，通过情境导入（筷子弯折现象）、教材梳理（定律内容、光路可逆）、课堂探究（垂直入射与斜射讨论）等学习支架，系统构建从现象到规律再到应用的知识脉络。 资料以科学探究为导向，通过生活情境激发问题意识，师生互动任务（折射角与入射角关系讨论）培养科学推理能力，结合例题与实际应用（高速公路反光膜、坦克观察孔）深化物理观念。课中助力教师引导学生主动建构知识，课后通过分层练习与测评帮助学生查漏补缺，强化理解。

1．光的折射定律 【素养目标】　1.理解折射定律，会运用折射定律解释光学现象，并会计算有关问题。　2.理解折射率的定义，会运用表达式分析折射率与光的传播速度的关系。 知识点一　光的折射定律 【情境导入】　如图为筷子分别放在无水、有水的碗中的情景，我们从水面上会看到水中的筷子向上“弯折”。 (1)从水面上看到水中的筷子向上“弯折”是什么现象？ (2)上述现象遵守什么规律？ 提示：(1)光的折射现象。(2)折射定律。 【教材梳理】 (阅读教材P92—P94完成下列填空) 1．光的反射和光的折射 (1)光的反射：光从第1种介质射到第1种介质与第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。图中OB为反射光线。 (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。图中OC为折射光线。 2．光的折射定律 (1)内容：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的两侧；入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数。 (2)在光的反射和折射现象中光路都是可逆的。 【师生互动】　任务1.如图甲所示，光垂直玻璃与空气的界面由玻璃射入空气，思考光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一定发生变化吗？ 任务2.如图乙所示，光与法线成40°由玻璃射入空气，思考发生光的折射时(倾斜入射)，折射角一定小于入射角吗？ 提示：任务1.当光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向改变。垂直界面入射时，传播方向不变。 任务2.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。 光的折射现象的理解 下列说法不正确的是(　　) A．光从一种介质进入另一种介质时，传播方向可能发生变化 B．在光的反射和折射现象中光路是可逆的 学生用书第105页 C．光从空气射入水中时，入射角发生变化，折射角和反射角都发生变化 D．光由一种介质进入另一种介质时，增大入射角，折射角一定增大，入射角与折射角成正比 解题引导：光的折射发生在两种介质的分界面上，满足折射定律，入射角、折射角的正弦值之比保持不变。 答案：D 解析：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生变化，光从一种介质垂直射入另一种介质时，传播方向不发生变化，A正确，不符合题意；在光的反射和折射现象中光路是可逆的，B正确，不符合题意；由反射定律可知，反射角等于入射角，由折射定律可得n＝，故光从空气射入水中时，入射角发生变化，折射角和反射角都发生变化，C正确，不符合题意；光由一种介质进入另一种介质时，由折射定律可知，入射角增大，折射角一定增大，入射角的正弦值与折射角的正弦值成正比，D错误，符合题意。 光的折射定律的理解 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)当光从一种介质垂直于界面(即沿着法线方向)进入另一种介质时，光的传播方向不变。 2．入射角与折射角的大小关系 (1)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； (2)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。　　 针对练．(2024·辽宁锦州期末)如图是一束光从空气射向某介质在界面上发生反射和折射现象的光路图，下列判断正确的是(　　) A．AO为入射光线，OB为反射光线，OC为折射光线 B．BO为入射光线，OC为反射光线，OA为折射光线 C．CO为入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线 D．条件不足，无法确定 答案：C 解析：法线与界面垂直，根据反射角等于入射角，折射光线和入射光线位于法线两侧，可知CO为入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线。故选C。 光的折射定律的计算 如图所示，光线以入射角θ1从空气射向一透明的介质表面，光线在透明介质中的折射角为θ2，已知入射角的正弦与折射角的正弦之比n＝。求： (1)当入射角θ1＝45°时，反射光线与折射光线的夹角θ为多大？ (2)当入射角θ1为多大时，反射光线和折射光线垂直？ 答案：(1)105°　(2)arctan 解析：(1)由n＝可得sin θ2＝＝＝，所以θ2＝30° 又反射角θ1′＝θ1＝45°，则反射光线与折射光线的夹角θ＝180°－θ1′－θ2＝105°。 (2)当反射光线和折射光线垂直时，有θ1′＋θ2＝90° n＝＝＝tan θ1＝，则入射角θ1＝arctan 。 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。　　 知识点二　介质的折射率 【情境导入】　白光通过棱镜时的色散，在后面光屏上形成彩色条纹，你知道这是为什么吗？ 提示：不同颜色的光在棱镜中的折射程度不同。 【教材梳理】 (阅读教材P94—P95完成下列填空) 1．定义：在物理学中，把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。 2．公式：n＝。 学生用书第106页 3．理论和实验的研究都证明：某种介质的折射率n，等于光在真空中的传播速度c(c＝3×108 m/s)与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝。 4．光在不同介质中的传播速度不同，这正是光发生折射的原因。光在真空中的传播速度c大于光在其他任何介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率都大于1。 【师生互动】　分析下表中光在不同介质中的折射率。回答下面问题： 介质 折射率 介质 折射率 金刚石 2.42 氯化钠 1.54 二硫化碳 1.63 酒精 1.36 玻璃 1.40～2.00 水 1.33 水晶 1.54 空气 1.000 29 任务1.光在不同介质中的折射率一样吗？ 任务2.光从真空射入不同介质，入射角相同的情况下(不为零)，折射率越大，光线的偏折情况如何，折射角有什么不同？ 任务3.光从一种介质射入另一种介质，光的传播方向发生偏折，光的传播速度是否发生变化？ 提示：任务1.不一样。 任务2.折射率越大，光线偏折越明显，折射角越小。 任务3.光在不同介质中的传播速度不同，这也正是光发生折射的原因。光在介质中的速度等于光在真空中的传播速度c跟介质对该光的折射率之比，即v＝。 介质折射率的理解 关于折射率，下列说法正确的是(　　) A．在光发生折射时，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，折射率不变 解题引导：折射率决定光由真空进入介质时的偏折程度，也影响光在介质中的速度。 答案：C 解析：光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，折射角大于入射角，A错误；折射率由介质本身和光的频率决定，与折射角的正弦值无关，B错误；根据v＝可知，折射率大的介质，光在其中的传播速度小，C正确；根据n＝可知，折射角增大为原来的2倍，由于介质的折射率不变，入射角不是增大为原来的2倍，D错误。 针对练．关于折射率，下列说法正确的是(　　) A．根据n＝可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比 B．根据n＝可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比 C．根据n＝可知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比 D．同一频率的光由真空进入不同介质时，折射率与光在介质中的波长成正比 答案：C 解析：介质的折射率是反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，选项A、B错误；由于真空中的光速c是定值，故介质的折射率n与光在该介质中的传播速度v成反比，选项C正确；由于v＝λf可知，当频率f一定时，光在介质中的速度v与波长λ成正比，又折射率n与速度v成反比，故折射率n与光在介质中的波长λ也成反比，选项D错误。 介质折射率的计算 (2024·山东临沂高二月考)现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，所以标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制作的。如图所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°。已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为(　　) A． B．1.5 C． D．2 解题引导：求光的折射率一般可以从折射和光速两个角度分析，针对折射情景应先画出光路，找出入射角和折射角来分析。 答案：C 解析：如图为光线在玻璃球内的光路图。A、C为折射点，B为反射点，作OD平行于入射光线，故∠AOD＝∠COD＝60°，所以∠OAB＝30°，玻璃的折射率n＝＝，故C正确。 1．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及入射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关。 学生用书第107页 2.从公式n＝看，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都大于1。 3．公式n＝中的i、r必须是光从真空斜射入其他介质时的入射角和折射角。 4．折射率的两种计算方法 (1)应用折射定律计算：n＝。 (2)应用折射率与光速的关系计算：n＝。　　 针对练．一束光由空气射入某介质时，入射光线与反射光线间的夹角为90°，折射光线与反射光线间的夹角为105°，则该介质的折射率及光在该介质中的传播速度为(　　) A．，c B．， C．，c D．， 答案：D 解析：设入射角为θ1，画出光路图如图所示， 根据反射定律可知，反射角β＝θ1，由题β＋θ1＝90°，则θ1＝β＝45°，折射角θ2＝30°，故该介质的折射率为n＝＝＝，光在该介质中的传播速度为v＝＝。故选D。 1．(2024·安徽池州月考)如果光以同一入射角从真空斜射入不同介质，则折射率越大的介质(　　) A．折射角越大，表示这种介质对光的偏折作用越大 B．折射角越大，表示这种介质对光的偏折作用越小 C．折射角越小，表示这种介质对光的偏折作用越大 D．折射角越小，表示这种介质对光的偏折作用越小 答案：C 解析：根据折射定律n＝，当光以同一入射角从真空斜射入不同介质时，sin i一定，n越大，sin r就越小，r越小，说明光偏离原来传播方向的角度就越大，则介质对光的偏折作用越大，故C正确。 2．(选自鲁科版教材课后练习)如图所示，一束由两种单色光组成的复色光Ⅰ从空气中射向水面，进入水面后变成Ⅱ、Ⅲ两束光，折射角分别为α和β，且α>β，下列说法正确的是(　　) A．若光束Ⅱ是蓝光，光束Ⅲ有可能是紫光 B．若光束Ⅱ是紫光，光束Ⅲ有可能是蓝光 C．光束Ⅱ与光束Ⅲ在水中的速率之比v1∶v2＝sin β∶sin α D．光束Ⅱ与光束Ⅲ在水中的波长之比λ1∶λ2＝sin β∶sin α 答案：A 解析：由题图可知，光束Ⅲ的折射角较小，折射率较大，若光束Ⅱ是蓝光，则光束Ⅲ可能是紫光，A正确，B错误；由＝，＝，可得＝，故C错误，两束光在空气中的波长λ不同，故不能得出水中波长的定量关系，D错误。 3.一束单色光从空气射向某种介质的表面，光路如图所示。则该介质的折射率为(　　) A．2.00 B．1.73 C．0.58 D．0.50 答案：B 解析：由题图可知，单色光从空气射入该介质时，入射角i＝60°，折射角r＝30°，则该介质的折射率为n＝＝≈1.73，故选B。 4.(选自人教版教材课后练习)为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个孔。假定坦克壁厚20 cm，孔的左右两边距离12 cm，孔内安装一块折射率为1.52的玻璃，厚度与坦克的壁厚相同(如图，俯视图)。坦克内的人通过这块玻璃能看到的外界角度范围为多大？ 答案：2arcsin 0.78 解析：人从左侧观察时，光路如图所示， 由几何知识有sin r＝＝＝ 由折射定律得＝n，故sin θ＝n sin r＝1.52×≈0.78，解得θ＝arcsin 0.78 当人从右侧观察时，根据对称性，最边缘的光线与垂直玻璃方向的夹角也为θ＝arcsin 0.78，因此坦克内的人通过这块玻璃能看到的外界的角度范围为2θ＝2arcsin 0.78。 学科网（北京）股份有限公司 $