4.1 光的折射 课件-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦光的反射定律、折射定律及折射率，通过生活现象提问导入，先复习反射现象及定律，再以实验探究折射规律，构建从已知到未知的递进式学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过实验记录入射角与折射角数据推导折射定律，结合“潭清疑水浅”等实例培养物理观念，典例与针对训练强化科学思维。学生能提升探究与应用能力，教师可高效开展系统性教学。

第四章 机械波 1.1 光的折射 授课教师：XXX 人教版（2019）高中物理（选择性必修一） 生活中有哪些反射、折射现象？ 我们同时观察到水面花朵的倒影和水底的景象，这说明了什么？ 光的反射 光的折射 光从空气射到水面时，一部分光射进水中另一部分光返回到空气中 新课引入 反射光线与入射光线、法线处在 内，反射光线与入射光线分居 的两侧；反射角 入射角。 (2)反射定律： 分界面 光路是可逆的 入射光线 反射光线 入射角 反射角 法线 (1)反射现象： 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 到第1种介质的现象。 返回 同一平面 法线 等于 一、光的反射 (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。 二、光的折射 实验装置：一块半圆形玻璃片、一支激光笔、一块标有角度的背景板。 实验操作：操作激光笔让光以不同的入射角进入空气和玻璃的分界面，在表格中记下相应的入射角 i与折射角γ。 思考：如何研究折射现象的规律？ 观察：(1)随着入射角增大，折射角怎样变化？光线偏折程度怎样变化？ (2)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)？ 二、光的折射 实验结论： (1)折射角增大，光线的偏折程度变大 (2)入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不变 折射角与入射角的定量关系 （以光从空气射入玻璃为例） 入射角θ1(°) 折射角θ2(°) 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 实验结果： 二、光的折射 (2)折射定律：折射光线与入射光线、法线处在 内，折射光线与入射光线分别位于 ；____________与 成正比，即=n12(式中n12是比例常数)。 同一平面 法线的两侧 入射角的正弦 折射角的正弦 说明：①n12与入射角、折射角的大小无关，只与两种介质的性质有关。 ②光的折射定律由荷兰数学家斯涅尔总结得出。 (3)在光的折射现象中，光路 (填“是”或“不是”)可逆的。 是 分界面 入射光线 法线 折射光线 入射角 折射角 二、光的折射 利用光的折射解释实际问题 问题1：水下的鱼看起来比实际的深度深还是浅？在水下看水面上的气球比实际位置高还是低？ 比实际物体深度偏浅 水 空气 二、光的折射 比实际物体位置偏上 问题2：潭清疑水浅 实深 视深 利用光的折射解释实际问题 二、光的折射 【典例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)画出光路图； 二、光的折射 【解析】光路图如图所示，其中AO为入射光线，OB为折射光线，OC为反射光线。 (2)当入射角变为45°时，折射角的正弦值为多大？ 【解析】n＝，当入射角为45°时，n不变，由n＝， 得sin θ2＝。 当同一束单色光从空气斜射入某种介质时，无论入射角如何变，入射角正弦值和折射角正弦值的比值总保持不变。但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。 入射角正弦值与折射角正弦值的比值是一个与介质种类有关的量，与入射角、折射角大小无关。这个量是什么？ N N′ 空气 玻璃 O n2=1.50 n1=1.30 N N′ 空气 水 O 三、折射率 (1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时， 与_______________之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率。 (2)定义式：n=________。 (3)物理意义：反映介质的光学性质的物理量， 常数n越大，光线以相同入射角从真空斜射入 这种介质时偏折的角度越大，折射角越小。 入射角的正弦 折射角的正弦 真空角，不一定为入射角 介质角，不一定为折射角 三、折射率 折射率(绝对折射率） 偏折角 折射率与光速的关系 (1)某种介质的折射率，等于光在 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= 。 (2)理解：由于c>v，故任何介质的折射率n都 (填“大于”“小于”或“等于”)1。 真空 大于 三、折射率 三、折射率 判断正误： (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)介质的折射率越大，同种光在这种介质中传播速度越小。(　　) (3)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。(　　) × √ √ 【典例2】(2024·菏泽市高二期末)如图所示，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 √ 三、折射率 【解析】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。 应用反射定律和折射定律解题的步骤 1. 根据题意规范画出光路图。 2. 利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、反射角、折射角均是光线与法线的夹角。 3. 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。 三、折射率 【针对训练】(来自教材)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，C、B两点相距。求油的折射率和光在油中传播的速度。 三、折射率 【解析】因为底面直径与桶高相等，所以∠AON＝∠BON'＝45° 由ON'＝2CN'可知 sin ∠CON'＝ 因此，油的折射率n＝≈1.58 由n＝，可知光在油中的传播速度v＝ m/s≈1.9×108 m/s。 三、折射率 反射定律和折射定律 光的折射 折射率 绝对折射率（n>1） 定义式：n＝ 折射率与光速的关系： n＝ 反射定律 折射定律 不同介质 同种介质 两角相等 入射角 反射角 折射角 课堂小结 1. (2024·郑州市高二期末)如图所示，半径为R的半圆柱透明体置于水平桌面上，上表面水平，其横截面与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中射入透明体内，光线与CO夹角为30°，出射光线射在桌面上B点处，测得A、B之间的距离为，则该透明体的折射 率为 A. B. C. D. √ 当堂巩固 【解析】根据题意，光路图如图所示，由几何关系可得sin θ＝，该透明体的折射率为n＝，故选C。 当堂巩固 2. (2024·广州市高二期末)如图，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)求水的折射率； 当堂巩固 【解析】令空气中的折射角为θ，水中的入射角为α，根据几何关系有 sin θ＝，sin α＝ 根据折射率的定义有n＝ 当堂巩固 (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。 【解析】光在该水缸中水里的传播速度v＝＝2.25×108 m/s。 3. 如图所示为一三棱镜的横截面，一束单色光从空气射到三棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气。当出射角i'和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ。已知三棱镜顶角为α，则三棱镜对该单色光的折射率表达式为 A. B. C. D. √ 当堂巩固 【解析】光线经AB面发生折射，由几何关 系得，入射角等于，所以折射率为n＝，故选A。 4. (2025·淮安市高二期中)如图所示，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A＝30°，一束平行于AC的光线自AB边的D点射入三棱镜，若棱镜的折射率n＝，已知AD＝AB＝L，光在真空中的速度为c。求：(1)光在棱镜中的传播速度； 当堂巩固 【解析】根据光在介质中的传播速度公式v＝，可得v＝c (2)第一次从BC边射出的光在棱镜中的传播时间。 【解析】作出光路图，如图所示 由几何关系知OD＝AD＝L，OM＝4L 则光从射入三棱镜并传播至BC边的路程为s＝5L 光从D点射入到传播至BC边所需要的时间t＝，得t＝L。 当堂巩固 5. (2025·丰城市第九中学高二期中)如图所示，用折射率为n的玻璃制成顶角β很小(sin β≈β)的棱镜，称为光楔。一束平行光垂直光楔左侧边射入，不考虑多次反射，光线从光楔右侧边出射时与入射时相比 A.向上偏折了(n－1)β B.向下偏折了(n－1)β C.向上偏折了(1－)β D.向下偏折了(1－)β √ 当堂巩固 【解析】光线在法线两侧，光线从光楔右侧边出射时出射角大于入射角，故光线向下偏折，光路图如图所示，设光线从光楔右侧边出射时与入射时相比的偏转角为α，根据折射定律n＝ 由于角β很小，所以α＋β也很小，所以原式约等于 n＝≈ 解得α＝(n－1)β，故选B。 当堂巩固 Lavf58.28.100 Lavf58.20.100 =n $