第4章 第1节 光的折射 第1课时 光的折射（PPT课件）-【满分思维·一本通】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（人教版）

第四章 光 1　光的折射 第1课时　光的折射　 　　知识点一　反射、折射定律 1. 光的反射 （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 分光会返回到第1种介质的现象。 （2）反射定律：反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与 入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角。 （3）在光的反射现象中，光路是可逆的。 2. 光的折射 （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 分光会进入第2种介质的现象。 （2）折射定律：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与 入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即 ＝n12（式中n12是比例常数，与入射角、折射角 的大小无关，只与两种介质的性质有关）。 （3）在光的折射现象中，光路是可逆的。 知识点二　折射率 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之比， 叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，即n＝。 　　注意：θ1为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而θ2为介质中的 光线与法线的夹角。 2. 折射率与光速的关系 （1）某种介质的折射率，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＝。 （2）由于c＞v，故任何介质的折射率n都大于1。 3. 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。 （1）如图所示，一可视为质点的物体S位于折射率为n的介质中H深处，当 沿着界面的法线方向向下观察时，瞳孔线度很小，所以θ1和θ2角都很小，则sin θ1≈tan θ1＝，sin θ2≈tan θ2＝，由折射定律知n＝＝，所以视深h＝。 4. 视深问题 （2）如果从折射率为n的介质中，向上观察正上方空气中距界面距离为H的 物体，同理，可得h＝nH（h为视高）。利用视深、视高公式，不仅可以测定介 质的折射率，也可以分析和解决与视深、视高有关的问题。 　　培优点1　n＝的应用 [典例1]　如图所示，一个三棱镜的横截面为直角三角形，∠A＝60°， ∠C＝30°，AC边长为2L，现在一束单色光从AC边的中点P垂直AB边射入三棱 镜，这束光刚好直接射在B点上。 [解析] 依题意可知光的传播路径如图甲， 根据几何关系可知i＝60°， r＝30°。 根据折射定律有n＝＝＝。 （1）求三棱镜的折射率； [答案] （2）若将入射点改为PC的中点，入射方向不变，求这束光从三棱镜射出 点到B点的距离。 [答案]L [解析] 依题意作图，如图乙。 根据图乙中几何关系可知＝， 代入数据解得 CD＝L。 根据图乙中几何关系可得 DB＝BC－CD＝L－L＝L。 [典例2]　真空中有一半径为R＝5 cm、球心为O、质量均匀分布的玻璃 球，其球心O的横截面如图所示。一单色光束SA从真空以入射角θ1在玻璃球表面 的A点射入玻璃球，又从玻璃球表面的B点射出。已知∠AOB＝120°，该光在玻 璃中的折射率为，光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，求： [解析] 设光在A点射入玻璃球时的折射角为θ2，根据几何关系可知折射角θ2 ＝30° 由折射定律得n＝，解得θ1＝60°。 （2）该光束在玻璃球中的传播时间t。 [答案] 5×10－10 s [解析] 设该光束在玻璃球中的传播速度为v，由折射率与光速的关系可知v ＝ 该光束在玻璃球中的传播时间t＝ 联立并代入数据解得t＝5×10－10 s。 （1）入射角θ1的值； [答案] 60° 培优点2　n＝的应用 [典例3]　一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反射光线与折射光 线垂直，已知真空中的光速为c，则下列说法正确的是（　　） A. 光的入射角为30° B. 介质中的光速为c C. 光的折射角为60° D. 介质中的光速为 √ [解析]　根据题意，作出光路图，如图所示。根据折 射定律可得n＝＝tan i，解得i＝60°，故折射 角为30°，A、C错误；介质中的光速为v＝＝，B错 误，D正确。 ｜解题通法｜ 折射率与光速的关系 （1）由n＝知，某种介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越小。 （2）光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，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n都大于1。 培优点3　视深问题 [典例4]　MN是两种介质的分界面，下方是折射率n＝的透明介质，上方 是空气，P点、P'点、Q点的位置如图所示，且P、B、P'点在一直线上，在Q点 放置一个小物体，AB＝2h。QA、PP'均与分界面MN垂直。 （1）从Q点发出一束光线经过MN面上的O点（图中未标出）反射后到达P 点，请确定O点的位置。 [答案] O点在距A点h处 [解析] 如图甲所示，Q点关于MN面的对称点为Q' 点，连接P、Q'点交MN于O点，则△AOQ'∽△BOP，设OA ＝x，有＝，解得x＝h。 [解析] 当沿着界面法线方向向下观察时，视线角度 很小，如图乙，sin θ1≈，sin θ2≈， 折射率n＝， 可得从P点观看P'点的视深 h'＝＝h。 （2）某人从P点观看P'点，求视深。 [答案]h （2）在观察某点的高度时，由于视角很小，近似认为正弦值等于正切值， 利用n＝≈列式求解。 　 ｜解题通法｜ 解决视深问题的思路 （1）首先要明确是从空气中向介质观察，还是从介质中向空气观察。 $