2018-2019学年高中物理鲁科版选修3-4（课件+教师用书）：第4章 第1节 (2份打包)

第1节　光的折射定律 光 的 折 射 定 律 和 折 射 率 [先填空] 1．光的折射 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会改变，这种现象叫做光的折射． 图4­1­1 2．入射角与折射角的定性关系 入射角：入射光线与法线间的夹角，一般用i表示． 折射角：折射光线与法线间的夹角，一般用r表示． 实验表明：当入射角变化时折射角随着改变． 3．斯涅耳定律(折射定律) 入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数．即＝n. 4．折射率 (1)定义 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r的正弦之比．用n表示． (2)定义式 n＝. (3)意义：介质的折射率反映了光在介质中的偏折度． (4)折射率与光速的关系 光在不同介质中的传播速度不同，且都小于光在真空中的传播速度；某种介质的折射率，等于光在真空中的速度与光在这种介质中的速度之比，即n＝c/v. [再判断] 1．入射角变化，折射角也随之变化，但入射角一定大于折射角．(×) 2．光的折射率随入射角的增大而增大．(×) 3．介质的折射率越大，光在这种介质中的传播速度越小．(√) [后思考] 不同介质的折射率一般不同，是不是介质的密度越大，其折射率就越大？ 【提示】　介质的折射率与介质的密度没有必然的联系，密度大，折射率未必大，如水和酒精，水的密度较大，但水的折射率较小． [核心点击] 1．入射角与折射角的大小关系 (1)光从一种介质进入另一种介质时，折射角与入射角的大小关系不要一概而论，要视两种介质的折射率大小而定． (2)当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时，入射角大于折射角，当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，入射角小于折射角． 2．折射光路是可逆的 在光的折射现象中，光路是可逆的，即让光线逆着原折射光线射到界面上，光线就逆着原来的入射光线发生折射． 3．对折射率的理解 (1)关于正弦值：当光由真空射入某种介质时，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但正弦值的比值是一个常数． (2)关于常数n：入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数，但不同介质具有不同的常数，说明常数反映了该介质的光学特性． (3)折射率与光速的关系：光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，即n＝，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. (4)决定因素：介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量，它的大小由介质本身及光的性质共同决定，不随入射角、折射角的变化而变化． 1.一束光从某种介质射入空气中时，入射角θ1＝30°，折射角θ2＝60°，折射光路如图4­1­2所示，则下列说法正确的是(　　) 图4­1­2 【导学号：78510041】 A．此介质折射率为 B．此介质折射率为 C．光在介质中传播速度比在空气中小 D．光在介质中传播速度比在空气中大 E．当入射角增大时，折射角也增大，但折射率不变 【解析】　由折射定律n＝知光在介质中传播速度比在空气中小，C正确，D错误．根据折射率的物理意义，E正确． ，A错误，B正确；又由n＝＝ 【答案】　BCE 2.利用半圆柱形玻璃，可减小激光光束的发散程度．在如图4­1­3所示的光路中，A为激光的出射点，O为半圆柱形玻璃横截面的圆心，AO过半圆顶点．若某条从A点发出的与AO成α角的光线，以入射角i入射到半圆弧上，出射光线平行于AO，求此玻璃的折射率． 图4­1­3 【解析】　根据光路图，由折射定律得n＝， 由几何关系得r＝i－α 故n＝ 【答案】　 折射问题的四点注意 1．根据题意画出正确的光路图； 2．利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角的确定； 3．利用反射定律、折射定律求解； 4．注意光路可逆性、对称性的应用． 实 验 : 测 量 介 质 的 折 射 率 1．实验器材 玻璃砖、白纸三张、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、刻度尺、铅笔． 2．实验步骤 (1)如图4­1­4所示，将白纸用图钉钉在平木板上； 图4­1­4 (2)在白纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线； (3)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一边bb′； (4)在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向直到P2的像挡住P1的像．再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置； (5)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O′B与bb′交于O′，直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向； (6)连接OO′，入射角i＝∠AON，折射