4.1 光的折射定律(Word学生用书)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（教科版）

该高中物理课件围绕光的折射定律展开，涵盖折射现象、折射率、平行玻璃砖光路等核心知识。通过水中筷子弯折、太阳位置等生活与自然情境导入，衔接光的反射知识，搭建从已知到未知的学习支架。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，通过情境思辨（如筷子弯折光路判断）和探究问题（太阳位置折射原因）培养科学探究能力。典例分析结合几何关系与折射定律，规律总结强调光路图绘制与可逆性应用，助力学生深化理解并提升解题能力，也为教师提供系统的分层教学资源。

1.光的折射定律 1.认识光的折射现象，知道法线、入射角、折射角、折射率的概念。 2.知道折射过程光路可逆，理解光的折射定律，会应用折射定律解决有关问题。 3.理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系。 4.理解两面平行玻璃砖的光路特点及应用。 知识点一　光的折射定律 1.光的反射与折射：当光射到两种介质的界面时，一部分光仍回到原来的介质里继续传播的现象叫作光的反射；另一部分光进入第二种介质继续传播的现象叫作光的折射。 2.光的折射定律：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　　　　　与折射角的　　　　之比为一常数。 知识点二　介质的折射率 1.定义：在物理学中，把光从　　　　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=　　　　　。 3.折射率与光速的关系：某种介质的折射率n，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.光密介质与光疏介质：两种介质比较，折射率　　　　的介质称为　　　　介质；折射率　　　　的介质称为　　　　介质。 　我们从水面上会看到水中的筷子向上“弯折”了，如图甲所示，对应的光路如图乙所示。 （1）上述情境是光的折射现象。（　　） （2）人的眼睛是逆着射入眼睛的光线方向的，通过至少两条光线的交点才能确定物体的位置。（　　） （3）人的眼睛看到的是水面下的筷子本身。（　　） （4）光线从水中射入空气中时，折射角小于入射角。（　　） 要点一　光的折射定律 早上看到冉冉升起的太阳，预示着美好一天的开始。当我们看到太阳刚刚露出地平线时，太阳的实际位置还在地平线以下，如图所示。请思考： （1）这是什么现象？ （2）发生这种现象的原因是什么？ 1.对折射现象的理解 （1）当光斜射到界面时，传播方向一定会发生变化；当光垂直射到界面时，传播方向不发生变化，如图所示。 （2）根据公式n=可知，光的传播速度一定发生变化，包括光垂直界面入射。 （3）光路是可逆的。 2.入射角与折射角的关系 （1）入射角的正弦sin i与折射角的正弦 sin r 成正比，注意不是入射角i与折射角r成正比。 （2）从光疏介质斜射入光密介质时，入射角大于折射角；从光密介质斜射入光疏介质时，入射角小于折射角。 · （2026•四川内江期末测试）如图，某透明材料由一个半圆和等边三角形ABC组成，等边三角形的边长为L，半圆的直径也为L。现有一束单色光从AB边的中点D垂直于BC边射入材料中，折射光线刚好通过半圆的圆心O，已知光在真空中的传播速度为c。求： · （1）该材料的折射率； （2）光在透明材料中的传播时间（不计光在材料中的反射）。 尝试解答 规律总结 解决光的折射问题的基本思路 （1）根据题意正确画出光路图。 （2）利用几何关系确定光路中的边、角关系，注意入射角、反射角、折射角的确定。 （3）利用反射定律、折射定律求解有关问题。 （4）注意光路可逆性的利用。 1.〔多选〕如图所示，虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法正确的是（　　） A．bO是入射光线　 B．aO是入射光线 C．Oc是折射光线　 D．Ob是反射光线 2.（2025•四川绵阳高二下模拟）如图所示，一束光线由空气射入半径为R的半圆形玻璃砖，O点是玻璃砖的圆心。已知玻璃砖的折射率n=，光在真空中的传播速度为c，求光线： （1）进入玻璃砖中的折射角θ； （2）在玻璃砖中的传播时间t。 要点二　对折射率的理解 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。 2.折射率公式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，一般情况下可把空气当作真空。 3.由于c＞v，根据公式n=可知任何介质的折射率都大于1；该公式也是求解介质折射率的第二种方法，或者根据介质的折射率，利用该公式求解光在介质中传播的速度、时间等。 4.介质的折射率与介质的密度没有必然联系。密度大的介质的折射率不一定大。 〔多选〕（2025•四川眉山高二下半期考试）如图所示，等腰直角三角形ABC是某一透明棱镜的横截面，D、E分别为AC、BC边的中点。一束足够强且平行于截面的红光从空气射向D点，折射后到达E点。已知红光的入射方向与AC边的夹角为30°，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．该棱镜对红光的折射率为 B．该棱镜对红光的折射率为 C．红光在该棱镜中的传播速度为c D．若改用橙光沿相同的角度从D点入射，将会折射到BE上的某个位置 尝试解答　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 1.光从空气斜射入介质中，比值=n（常数），这个常数（　　） A．与介质无关 B．与光在介质中的传播速度无关 C．与入射角的大小无关 D．与入射角的正弦成正比，跟折射角的正弦成反比 2.（2025•四川广安高二下期末测试）如图所示，在高为3L，宽为4L的不透明容器底部有A、B两个标记，分别是宽的四等分点和中点，眼睛在容器右上方时刚好能从容器边缘C看到A标记，向容器内注入某种透明液体，当容器内液体的深度为2L时，刚好能够从C看到B标记。则透明液体的折射率为（　　） A．　 B． C．　 D． 要点三　平行玻璃砖的光路特点 两面平行玻璃砖的光路如图所示。 （1）根据几何关系及光路可逆性可知，下表面的出射光线对应入射角、折射角分别与上表面的入射光线对应的折射角、入射角相等，故下表面的出射光线一定与上表面的入射光线平行且光线发生侧移。 （2）侧移距离d的大小与入射角i、玻璃砖厚度a和折射率n有关：入射角i、玻璃砖厚度a和折射率n越大，侧移距离d越大。 （3）平行光束照射到两面平行玻璃砖上，出射光束的宽度一定等于入射光束的宽度，而玻璃砖内部折射光束的宽度随入射角的增大而减小。 如图所示，宽为a的平行光束从空气斜射到两面平行的玻璃板上表面，入射角i=45°，光束中包含两种波长的光，玻璃板对这两种波长光的折射率分别为n1=1.5，n2=。则： （1）求每种波长的光射入上表面后的折射角r1、r2。 （2）为使光束从玻璃板下表面出射时能分成不交叠的两束，玻璃板的厚度d至少为多少？并画出光路示意图。 尝试解答 　（2025•四川绵阳高三下诊断性测试）如图所示，矩形玻璃砖abcd平行于光屏P放置于上方高H处，两束平行的单色光A、B斜射到玻璃砖的ad面，两个入射点间距离为x1，穿过玻璃砖下表面bc后，射在光屏P上两个点间距离为x2，已知x1＞x2。不考虑光在玻璃砖中的反射。只向上平移玻璃砖，其他条件和状态保持不变，射在光屏上两个点（　　） A．位置不变，距离不变 B．位置右移，距离不变 C．位置左移，距离变大 D．位置右移，距离变大 1.〔多选〕下列说法正确的是（　　） 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 C．光从空气斜射入水中时，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 2.“井底之蛙”这个成语常被用来讽刺没有见识的人。现有井口大小和深度相同的两口井，如果一口是枯井，另一口水井的水面与井口相平，两井底的中央都各有一只青蛙，则（　　） A．水井中青蛙看到井外的范围比较大 B．水井中青蛙看到井外的范围比较小 C．水井中青蛙与枯井中青蛙看到井外的范围一样大 D．无法比较它们看到的范围大小 3.（2025•四川眉山高二下期末考试）如图，两种颜色的光从真空中沿同一光路由圆心O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，半圆的半径为R，其透射光线分别为a和b。已知入射角α=45°，a光束与玻璃柱体左侧平面的夹角β=60°，真空中光速为c，下列说法正确的是（　　） A．a光的折射率大于b光的折射率 B．a光在该玻璃柱体中传播的速度比b光小 C．玻璃对a光的折射率为 D．a光在玻璃柱体中运动的时间为 4.（2025•四川南充高二下月考）如图所示，一束单色光从AB边的中点D沿垂直于直角三棱镜AB边的方向射入棱镜，在AC边上的E点发生反射和折射，且折射光线恰好与反射光线垂直。已知∠C=60°，AC=2L，光在真空中的速度为c。求： （1）该棱镜的折射率n； （2）该单色光从D到E再经反射到BC所用的时间t。 完成课后作业　第四章　1. 答案 1.光的折射定律 【基础知识落实】 知识点一 2.正弦值　正弦值 知识点二 1.真空　2.　3.　4.较大　光密　较小　光疏 情境思辨 （1）√　（2）√　（3）×　（4）× 【核心要点突破】 要点一　 知识精研 【探究】　提示：（1）这是光的折射现象。 （2）太阳光进入大气层发生折射，使传播方向向下偏折，使人看到的太阳的像的位置比实际位置偏高。 【典例 1】　（1）　（2） 解析：（1）根据题意作出光路图 设光在AB面上的入射角为i，折射角为r，透明材料折射率为n，与半圆交于F点，由几何关系，有 i=60°，r=30° 根据折射定律 n===。 （2）由几何关系可知，光在透明材料中传播的路程为s，则 s=＋=L 设光在透明材料中传播速度为v，则 n= 从D点第一次射到透明材料半圆弧的传播时间为t，则 t===。 素养训练 1.BCD　由于反射角等于入射角，入射光线、反射光线关于法线对称，所以aO、Ob应是入射光线或反射光线，PQ是法线。又因为反射光线、折射光线都不与入射光线位于法线同侧，所以aO是入射光线，Ob是反射光线，Oc是折射光线。故B、C、D正确。 2.（1）30°　（2） 解析：（1）由题意可知，光线射入玻璃砖时的入射角α=90°－30°=60° 根据折射定律可得n= 解得θ=30°。 （2）光线在玻璃砖中的波速v= 在玻璃砖中的传播时间为t= 联立解得t=。 要点二　 知识精研 【典例 2】　AD　根据几何关系可知红光在棱镜中的折射角为45°，棱镜对红光的折射率为n==，选项A正确，选项B错误；根据v=，可得红光在该棱镜中的传播速度v==c，选项C错误；因橙光的折射率比红光的折射率大，橙光比红光偏折程度更大，所以橙光将会被折射到BE上的某个位置，选项D正确。 素养训练 1.C　在折射定律中，比值=n（常数），这个常数是相对折射率，是由两种介质的性质决定的，A错误；光在不同介质中的传播速度不同，n与光在两种介质中的传播速度有关，B错误；n反映介质的光学性质，由介质决定，与入射角大小和折射角大小均无关，所以不能说n与入射角的正弦成正比，跟折射角的正弦成反比，C正确，D错误。 2.A　光线传播的光路如图所示，由几何关系有tan i==1，所以i=45°，sin r==，由折射定律有n=，解得n=，故选A。 要点三　 知识精研 【典例 3】　（1）arcsin 　arcsin 　（2） 见解析图 解析：（1）由=n得sin r1==，sin r2==，故r1=arcsin ，r2=arcsin 。 （2）光路图如图所示，为使光束从玻璃板下表面出射时能分成不交叠的两束，玻璃板的最小厚度记为dmin，由图可得 dmintan r1－dmintan r2= 所以dmin= 其中tan r1=tan= tan r2=tan= 解得dmin=。 素养训练 　A　 根据光的折射知识可知，两束单色光射出玻璃后仍相互平行，根据题意作出光的折射的光路图，如图所示。当只向上平移玻璃砖，如图中虚线的位置，由于入射角不变，折射角不变，则移动玻璃砖前后，同一个光线在玻璃砖内的折射光线平行，射出玻璃砖后的折射光线平行，根据几何关系可得，向上平移玻璃砖后，穿过玻璃砖下表面光线通过平移前的出射点，则射在光屏P上的位置不变，距离不变，故选A。 【教学效果检测】 1.ABC　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；在光的反射和折射现象中光路是可逆的，B正确；由反射定律可知，反射角等于入射角，由折射定律可得n=，故光从空气斜射入水中时，入射角i发生变化，折射角和反射角都发生变化，C正确；光由一种介质进入另一种介质发生折射时，由折射定律可知，入射角增大，折射角一定增大，入射角的正弦与折射角的正弦成正比，D错误。 2.A　根据光的直线传播作出青蛙在枯井中的视野范围，如图（a）。在水井中，当光线照到水面时会发生折射现象，由于光是从空气射向水中，所以入射角大于折射角，因此井底之蛙看到的视野范围比没水时看到的更大，变化的大致范围如图（b）中两条入射光线之间区域所示，所以水井中青蛙看到井外的范围比较大，故A正确，B、C、D错误。 3.C　由光路图可知，a光、b光射入玻璃柱体时，入射角相同，a光的折射角大于b光的折射角，根据折射定律n=可知，a光的折射率小于b光的折射率，选项A错误；根据v=，由于a光的折射率小于b光的折射率，可知a光在该玻璃柱体中传播的速度比b光大，选项B错误；根据折射定律，玻璃对a光的折射率为na==，选项C正确；a光在玻璃中的速度为v= ，a光在玻璃柱体中运动的时间为t= ，解得t= ，选项D错误。 4.（1）　（2） 解析：（1）根据题意作出光路图，如图所示 根据几何关系可得α=90°－∠C=30°，β=90°－α=60° 根据折射定律有n===。 （2）根据几何关系可得DE=BC=AC=，BE=BC=AC=L 又v= 所以单色光从D到E再经反射到BC所用的时间为t==。 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $