4.1 光的折射定律 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册

折射光线、入射光线和法线是不是在同一平面内？你看当我们把它撇开的时候，不在同平面的时候，折射光线其实还在这儿。所以说折射光线、入射光线和法线在同一平面内，而且折射光线和入射光线呢分居法线的两侧。当然了，折射角和入射角的大小跟介质的情况有关系。当光从水中斜射到空气中的时候，这个时候入射角是30，折射角是40度。那我们看一下，如果反过来，看一下光路是不是可以的。好，我们关掉。证明光路可逆，在光的折射中也是成立的。 如果说入射角变大，折射角怎么变化？入射角变为50度，折射角变为35，60度变为40。 High School Physics 理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系，并会进行相关计算 02 理解光的折射定律，并能用来解释和计算有关问题 01 重点 重难点 当光遇到不同介质的界面时： 一部分返回到原来的介质，发生光的反射 另一部分进入不同介质后偏向另一个方向传播，发生光的折射 公司logo 公司logo 导入 01 光的折射定律 实验装置是一块半圆形玻璃片、一支激光笔和一块标有角度的背景板。为了验证光的折射定律，我们可以让光以不同的入射角进入空气和玻璃的分界面。 (1)随着入射角的增大，折射角怎样变化？ 折射角增大 公司logo 公司logo 观察与思考 (2)在表中记下相应的入射角i与折射角γ，请分析表格中的数据并回答以下问题：当入射角与折射角发生变化时，有没有保持不变的量(误差允许范围内)？ 入射角的正弦值和折射角的 正弦值之比保持不变 入射角i(°) 折射角γ(°) 10 6.7 1.49 1.49 20 13.3 1.50 1.49 30 19.6 1.53 1.49 40 25.2 1.59 1.51 50 30.7 1.63 1.50 60 35.1 1.71 1.51 70 38.6 1.81 1.51 80 40.6 1.97 1.51 公司logo 公司logo 观察与思考 折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧；入射角i的正弦值跟折射角γ的正弦值成正比。 折射定律 表达式： =n 数学家斯涅尔通过实验发现 光的折射现象中，光路是可逆的 公司logo 公司logo 核心知识 1.光从一种介质进入另一种介质时，传播方向是否一定发生变化？ 当光斜射时，传播方向改变。 垂直界面入射时，传播方向不变。 2.发生光的折射时(倾斜入射)，折射角一定小于入射角吗？ 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。 不一定。 不一定。 公司logo 公司logo 思考与讨论 (1)光的传播方向发生改变的现象就是光的折射现象。(　　) (2)折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍。(　　) × × 辨析 1.光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直。 (1)画出反射、折射光路图； 答案　见解析图 (2)当入射角变为45°时，折射角的正弦值为多大？ 答案　 例题 (2)光线从O点射入玻璃砖时，在空气中的入射角大于玻璃砖中的折射角，则甲错误，乙正确；光线从下方射入玻璃砖时，在玻璃砖上表面的入射角小于射到空气中的折射角，则丙正确，丁错误。故选A。 (1)光路图如图所示，其中AO为入射光线，OC为反射光线，OB为折射光线。 解决光的折射问题的基本思路 根据题意画出正确的光路图 1 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 2 利用折射定律 =n，结合三角函数的关系进行运算 3 公司logo 公司logo 总结提升 02 折射率 当同一束单色光从空气斜射入某种介质时，无论入射角如何改变，入射角的正弦值和折射角的正弦值的比值总保持不变。 当该束光由空气以同一入射角斜射入不同的介质时，折射角却不同，入射角的正弦值和折射角的正弦值的比值也发生了变化，说明什么？ 光的折射现象中， 与i和r的大小无关，与介质的种类有关 公司logo 公司logo 观察与思考 折射率 n 光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦与折射角γ的正弦之比 真空的折射率确定为1 折射率越大，光线偏折越厉害 n= i为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角 γ为介质中的光线与法线的夹角，不一定为折射角 n是反映介质的光学性质的物理量。 n的大小由介质本身和光的频率共同决定， 与入射角、折射角的大小无关，与介质的密度无关 公司logo 公司logo 核心知识 不同介质折射率不同，是由光在不同介质中的传播速度不同引起的。折射率n 与光在这种介质中的传播速度v的关系为n= 折射率与光速的关系 c为光在真空中的传播速度 真空中光速最大，故一般情况下介质的折射率n都大于1； 折射率越大，光在此介质中的传播速度越小 公司logo 公司logo 核心知识 (1)由折射率表达式n＝可知，折射率与折射角的正弦成正比。 (　　) (2)光以同一入射角从真空斜射入不同介质时，折射率越大的介质对光的偏折作用越大。(　　) × √ 辨析 2.透明圆柱体的横截面半径为R，AB是一条直径，一束平行单色光沿与AB平行的方向射向圆柱体，其中一条入射光线经折射后恰好经过B点，且这条入射光线与AB间的距离是R。透明圆柱体材料的折射率为 A. B. C.2 D.1.5 √ 例题 如图所示，由题意可知入射角sin i==，则i=60°，折射角r=i=30°，折射率n==，故选A。 3.(2024·广州市高二期末)某次“找靶点”游戏中，在距长方体水缸开口32 cm处的侧壁位置M点贴一张靶点的图片，然后将水缸装满水，游戏者需要站在指定观测点调整观察角度，恰好切着右侧壁P点看到靶点图片，此时将一根细长直杆从观测点经P点插入水中至水缸侧壁O点，测得O点在M点上方14 cm处， 已知长方体水缸左右侧壁间距离为24 cm。 (1)装满水后，为什么观察到的“靶点”位置升高了？ (2)若光在空气中传播速度c=3.0×108 m/s，求光在该水缸中水里的传播速度。 2.25×108 m/s 例题 (1)由“靶点”发出的光线经过水面折射后，折射角大于入射角，折射光线的反向延长线与水缸相交于“靶点”的上方，因此观察到的“靶点”的位置升高了，如图所示。 (2)由几何关系可得tan i=，tan r= 水的折射率n=解得n= 光在该水缸中水里的传播速度v==2.25×108 m/s。 应用反射定律和折射定律解题的步骤 根据题意规范画出光路图 1 利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、反射角、折射角均是光线与法线的夹角 2 利用反射定律、折射定律及几何知识列方程求解，必要时可利用光路可逆原理辅助解题 3 公司logo 公司logo 总结提升 光的折射定律 折射率　 光的折射现象中，光路是可逆的 n的大小由介质本身和光的频率共同决定 反映介质光学性质的一个物理量 n= 三线共面，两线分居，入射角i的正弦值跟折射角γ的正弦值成正比 应用反射定律和折射定律解题的步骤 光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦与折射角γ的正弦之比 光的 折射定律 表达式：=n 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $