4.1 第1课时 折射现象与折射定律(PPT课件)-【满分思维】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册配套课件（人教版）

1 光的折射 1 第1课时 折射现象与折射定律 2 学习任务一 折射定律 学习任务二 折射率 学习任务三 利用光路图解决折射问题 随堂巩固 ◆ ◆ 新课探究 课后习题 3 学习任务一 折射定律 ［教材链接］ 阅读教材，完成下列填空. (1) 光的反射和折射：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一 部分光会________第1种介质，这个现象叫作光的反射；另一部分光会______第 2种介质，这个现象叫作光的折射. 返回到 进入 (2) 入射角和折射角：______光线与法线的夹角称为入射角，______光线与法 线的夹角称为折射角. 入射 折射 学习任务一 4 (3) 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 线分别位于法线的______;入射角的正弦与折射角 的正弦成正比,即_ _____ ，式中 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. 同一平面 两侧 学习任务一 5 【辨别明理】 (1) 当光发生折射时，折射角总是小于入射角.( ) × (2) 折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍.( ) × 学习任务一 6 例1 [2025·重庆渝中区高二期末] 一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为 、 两束单色光，光路图如图所示，下列说法正确的是( ) A.光和光的入射角都是 B. 光在玻璃中的折射率较大 C. 光在玻璃中的传播速度较大 D.光和 光从空气进入玻璃后频率都会增大 [解析] 由入射角定义，入射角应该为 ，故A错误；由光路图和折射定律可 知，因光折射角较小，则，故B正确；根据，可知 光在 玻璃中的传播速度更大，故C错误；、 光进入玻璃后频率不会发生改变，故D 错误. √ 学习任务一 7 例2 光线以 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. (真空中的光速 ) (1) 画出光路图； [答案] 如图所示 [解析] 光路图如图所示，其中为入射光线，为折射光线， 为反射光线 学习任务一 8 (2) 当入射角变为 时，折射角的正弦值为多大？ [答案] [解析] ，当入射角为 时， 不变 由 得 学习任务一 9 【要点总结】 1.在反射、折射现象中，光路都是可逆的. 2.光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化，但并非一定要 变化；当光垂直于分界面入射时，光的传播方向就不会变化. 学习任务一 10 学习任务二 折射率 ［教材链接］ 阅读教材，完成下列填空. (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 ______,叫作这种介质的绝对折射率,简称折射率,用符号 表示. (2) 表达式: _ _____. 之比 (3) 某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度 与光在这种介质中的传播速 度______,即__.由于，故任何介质的折射率 都______(选填“大于”“小 于”或“等于”)1. 之比 大于 学习任务二 11 例3 [2026·湖北天门外国语学校高二月考] 关于折射率，下列说法正确的是 ( ) A.根据 可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比 B.根据 可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比 C.根据 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 [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 是个定 值，故介质的折射率与光在该介质中的传播速度 成反比，选项C正确；由于 ，当频率一定时，光在介质中的速度与波长 成正比，又折射率 与 速度成反比，故折射率与光在介质中的波长 也成反比，选项D错误. √ 学习任务二 12 例4 如图所示， 为一玻璃三棱镜的横截面， .一束红光垂直于边射入，从 边上的 点射出，其折射角为 ，则玻璃对红光的折射率 为( ) A.1.5 B. C. D.2.0 [解析] 由题图根据几何知识可知光线在边的入射角为 ，此时折射角 为 ，则玻璃对红光的折射率为 ，故选C. √ 学习任务二 13 变式 [2025·河南郑州外国语学校高二月考] 某透明材 料制成的管道的横截面如图所示，、 为同心圆.用一 束单色光沿与直径平行的方向射向管道，光束 进入材料的折射光线恰好与圆相切，并与直径 交 于点.已知的半径是的两倍，则该材料对单色光 的折射率为( ) A.1.25 B.1.5 C. D. √ 学习任务二 14 [解析] 连线如图所示，已知的半径是 的两倍，且根据几何关系可知，光线入 射点与点、点组成正三角形，所以光线入射角为 ，折射角为 ，折 射率为 ，故选D. 学习任务二 15 【要点总结】 对折射率的理解: 折射率 是反映介质光学性质的物理量，它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，与介质的密度没有必然联系. 学习任务二 16 学习任务三 利用光路图解决折射问题 ［科学思维］ (1)根据题意准确、规范地画出光路图,确定好界面和法线. (2)在光路图中找出入射角、反射角和折射角,利用几何关系确定光路图中的边、 角关系,与折射定律 中的各量准确对应.结合数学的三角函数的知识进 行运算,必要时可利用光路可逆原理辅助解题. 学习任务三 17 例5 [2026·浙江宁波中学高二期中] 人的眼球可简化为如图 所示的模型.折射率相同、半径不同的两个球体共轴.平行光 束宽度为，对称地沿轴线方向射入半径为 的小球，会聚 在轴线上的点.取球体的折射率为，且 则光线的 会聚角 为( ) A. B. C. D. [解析] 如图所示，设入射角为，折射角为 ，由几何关系得 ，由折射定律有 ，由几何关系有 ，联立解得 ，故A正确. √ 学习任务三 18 例6 [2025·江苏南京高二期末] 如图所示，一棱镜的横截面 为等边三角形， 一束单色光从的中点射向棱镜，经面折射进入棱镜的光线与 平行，该 棱镜对该单色光的折射率.已知三角形的边长为 ，光在真空中的传播速 度为 ，求： (1) 入射角 ； [答案] 学习任务三 19 [解析] 根据题意作出光路图如图所示 由题意可知 根据 可得 即 学习任务三 20 (2) 光在棱镜中传播的时间. [答案] [解析] 光在棱镜中传播的速度为 光在棱镜中传播的距离为 则光在棱镜中传播的时间为 学习任务三 21 1.(折射定律)光从空气斜射入介质中，比值 为常数，这个常数( ) A.与介质无关 B.与入射角和折射角的大小有关 C.与入射角的大小无关 D.与入射角的正弦值成正比，与折射角的正弦值成反比 [解析] 在折射定律中，比值 (常数)，这个常数是相对折射率，是由两 种介质的性质决定的，故A错误； 反映介质的性质，由介质决定，与入射角和 折射角均无关，所以不能说 与入射角的正弦值成正比，与折射角的正弦值成反 比，故C正确，B、D错误. √ 随 堂 巩 固 22 2.(折射率)[2026·河北定州中学高二月考] 一束红光由空气 进入某种介质，界面两侧的光线与界面的夹角分别为 和 ，如图所示.则介质对该红光的折射率为( ) A. B. C. D. [解析] 根据题意，入射角与折射角分别为 ， ，则折射率为 ，故 选D. √ 随 堂 巩 固 23 3.(利用光路图解决折射问题)[2026·广东深圳高二期中] 如图所示，半径为的半球形玻璃砖的折射率为 ，底 面镀银(光线发生反射)，球心为 ，与底面垂直的一束光 线从圆弧面射入，已知该光线与点之间的距离为 ， A. B. C. D. 光在真空中传播速度为 ，此光线在玻璃砖内传播的时间为( ) √ 随 堂 巩 固 24 [解析] 折射率，由几何关系可知 ，解得 ，由光路 图可知，光线传播路程为 ，光线在玻璃砖内传播的速度 ，时间 ，故B正确. 随 堂 巩 固 25 课后习题 26 知识点一 折射定律 1.(多选)[2026·河南省实验中学高二月考] 如图所示，彩虹在 水中的倒影十分清晰.关于彩虹的成因及倒影，下列说法正 确的是( ) A.彩虹的成因是光的反射 B.彩虹的成因是光的折射 C.彩虹的倒影是由光的折射引起的 D.彩虹的倒影是由光的反射引起的 √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 27 [解析] 彩虹的成因是光的折射引起的，故A错误，B正确；倒影的形成是因为光 在水面上发生了反射，故C错误，D正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 28 2.(多选)关于光的反射与折射,下列说法正确的是 ( ) A.光发生反射时,光的传播方向一定改变 B.光发生反射时,光的传播方向可能偏转 C.光发生折射时,一定伴随着反射现象 D.光发生反射时,光的传播方向不可能偏转 [解析] 光发生反射时,光的传播方向一定改变,有些同学可能认为当入射角为 时,也就是光线垂直于界面入射时,反射角为 ,光线不改变方向,实际上光的传播 方向偏转 ,选项A正确,D错误;当入射角为 时,反射角也为 ,光的传播 方向偏转 ,选项B正确;光发生折射时,一定伴随着反射现象,选项C正确. √ √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 29 3.(多选)光从某种玻璃中射向空气，入射角 从零开始增大到某一值的过程中， 折射角 也随之增大，则下列说法正确的是( ) A.比值不变 B.比值 是一个大于1的常数 C.比值不变 D.比值 是一个小于1的常数 [解析] 光从玻璃射向空气时，玻璃的折射率 且不变，选项C、D 正确. √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 30 知识点二 折射率 4.[2026·湖北襄阳四中高二月考] 如图所示，有一玻璃三棱镜 ，角为 ，一束光线垂直于射入棱镜，从 射出 进入空气，测得出射光线与夹角为 ，则棱镜的折射率 为( ) A. B. C. D. [解析] 角为 ，则光从面射出时，在棱镜中的入射角 ，由于出 射光线与的夹角为 ，所以折射角 ，由光路可逆和折射率的定义 可知 ，故选C. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 31 5.如图所示，矩形水槽高 ，宽 .槽内没有装任何物质时，一束散光从槽的 上边缘射向槽底底角 ；当槽内装满某种液体时，这 束散光经折射后射到水槽底部的点.已知 点到水槽的 底部点的距离 ，则该液体对激光的折射 率为( ) A. B. C. D. [解析] 根据折射定律可知 ，由几何关系有 ，，联立解得 ，故选A. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 32 知识点三 折射率与光速的关系 6.一束光由空气射入某介质，当入射光线和界面的夹角为 时，折射光线恰 好与反射光线垂直，若光在空气中的传播速度为 ，则光在该介质中的传播速度 是( ) A. B. C. D. [解析] 光路如图所示，根据折射定律得光相对该介质的折射 率，由 得光在介质中的传播速度 ，故D正确. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 33 7.如图所示，一块两面平行的玻璃砖平放在纸面上，将它的前、后两个边界 、记录在纸面上.若单色光沿纸面从真空中以入射角 从 表面射 入时，光通过玻璃砖的时间为 ；若保持入射光的方向不变，现撤去玻璃砖，光 通过、之间的区域的时间也为 ，那么，这块玻璃砖对该入射光的折射率 为( ) A.2 B. C.1.5 D. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 34 [解析] 设玻璃砖的厚度为，折射率为，折射角为 ，则 ，，，可解得 ，B正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 35 8.(多选)把用相同玻璃制成的厚度为的正方体和半径为的半球体 分别放在 报纸上,且让半球的凸面向上,如图所示.从正上方分别观察、 中心处报纸上的 字,下面的观察记录中正确的是( ) A.中的字位置比 中的高 B.中的字位置比 中的高 C.中的字位置和 中的字位置一样高 D.中的字位置比没有玻璃时的高, 中的字位置和 没有玻璃时的一样高 √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 36 [解析] 如图所示,放在 中的字反射的光线经半球体向外传播时,传播方向不变,故 人看到字的位置是字的真实位置;而放在 中的字经正方体向外传播时发生折射, 人看到字的位置比真实位置要高，故选A、D. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 37 9.[2026·山东广饶一中高二月考] 我国某企业正在全力研发“浸没式光刻”光刻机. 原理是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长， 提高分辨率的技术，如图所示.若浸没液体的折射率为 ，当不加液体时光刻胶 的曝光波长为 ，则加上液体后，该曝光光波( ) A.在液体中的传播频率变为原来的 B.在液体中的传播速度变为原来的1.5倍 C.在液体中的曝光波长约为 D.传播相等的距离，在液体中所需的时间变为 原来的 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 38 [解析] 频率由光源决定，光由空气进入该液体中传播时，光波频率不变，故A 错误；光在液体中的传播速度为，解得 ，故B错误；加上液体时光 波的曝光波长为，不加液体时，有 ，联立代入数据可得 ，故C正确；由上分析可知，在液体中曝光光波的传播速度变为原 来的 ，而传播距离不变，所以在液体中所需的 时间变为原来的 ，故D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 39 10.(10分) 当太阳光照射到半空中的液滴上时，光线被折射及反射，就形成了彩 虹.如图所示，某均匀透明液滴(视为球形)的截面图是圆心在点、半径为 的圆， 一单色光从空中(视为真空)平行于直径射到圆上的点，入射角 ， 该单色光射入液滴经一次反射后从点再次平行于直径 折射进入空中.求： (1) (4分)液滴对该单色光的折射率 ； [答案] 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 40 [解析] 根据对称性以及光路可逆性，作出光路如图所示，有 又因为 解得 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 41 (2) (6分)出射光线与入射光线间的距离 . [答案] [解析] 根据几何关系可知 解得 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 42 11.(10分)[2026·陕西西北工业大学附属 中学高二月考] 如图甲所示，倒挂的彩 虹被叫作“天空的微笑”，实际上它不是 彩虹，而是日晕，又称“环天顶弧”，是 由薄而均匀的卷云里面大量扁平的六角片状冰晶(如图乙)折射形成，因为大量 六角片状冰晶的随机旋转而形成“环天顶弧”.如图丙所示，从 点与上表面成 角入射的一束绿光从点射出，已知点到侧面的距离为 ，冰 晶厚度为.已知光在真空中传播的速度为 .求： 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 43 (1) (5分)该冰晶对绿光的折射率 ； [答案] [解析] 由几何关系可知，折射角的正弦值 入射角 折射率 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 44 (2) (5分)该绿光在冰晶里的运动的时间 . [答案] [解析] 绿光在冰晶中的传播速度 运动时间 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 45 $