选修选修3-4第四章第1节光的折射定律.doc

福清美佛儿学校自主学习模式物理导学案 姓名 高二 班 日期 月 日 编号：025课题：光的折射定律 课时：2课时 一、学习目标：1、掌握光的折射及折射定律；2、掌握介质的折射率的概念，了解介质的折射率与光速的关系。二、学习过程：模块一、折射角与入射角的定量关系学习指导：阅读课本实验实验与探究观察下列情况。观察：折射情况，a角度，b明暗程度与入射光线进行对比。然后改变入射角进行记录，再次观察能量改变的情况。1、在两种介质的分界面上入射光线、反射光线、折射光线的能量分配随入射角的增大，反射光线的能量比例逐渐增加，而折射光线的能量比例逐渐减小。2、折射定律：最终在1621年，由荷兰数学家斯涅耳找到了入射角和折射角之间的关系。将一组测量数据抄写在黑板上让学生进行计算(用计算器)，光线从空气射入某种玻璃。入射角i()折射角r()i/rsini/sinr106.71.501.492013.31.501.493019.61.531.494025.21.591.515030.71.631.506035.11.671.517038.61.811.508040.61.971.51通过分析表中数据可以得出结论：_ ，如果用n来表示这个比例常数，就有演示：如果使光线逆着原来的折射光线到界面上，折射光线就逆着原来的入射光线射出，这就是说，在折射现象中_(在反射现象中，光路是可逆的)。3、折射率 n（1）折射率的定义式为量度式：折射率无单位，任何介质的折射率不能小于1，记住水的折射率为1.33（4/3），玻璃的折射率为1.50（3/2）4、介质的折射率与光速的关系理论和实验的研究都证明：某种介质的折射率，等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度之比：三、当堂检测1.光在某介质中的传播速度是2.122108m/s，当光线以30入射角，由该介质射入空气时，折射角为多少？2.光线从空气射到某种介质的表面上,一部分发生反射,一部分发生折射.已知入射角为30,介质的折射率为1.5,则反射光线与法线的夹角为_,折射光线与法线的夹角为_.3.有人在游泳池边上竖直向下观察池水的深度,看到池水的深度约为h,已知水的折射率n=4/3,那么,水的实际深度约为多少?4.某单色光在真空中的波长为,波速为c,它在折射率为n的介质中的速率为( )A.c/n B.c/n C.nc D.c5.一条光线从空气射入折射率为的介质中,入射角为45,在界面上入射光的一部分被反射,另一部分被折射,则反射光线和折射光线的夹角是( )A.75 B.90 C.105 D.1206.设有一圆柱形容器高20 cm,底面直径15 cm,人眼在容器旁边某处向内观察,能看到的最深点P的深度是11.25 cm,若在该容器内注满某种液体,则人恰好可看到容器的底部Q,那么注入液体的折射率为_.基础巩固图4-1-7 图4-1-8 图4-1-98.如图4-1-7中,一玻璃柱体的横截面为半圆形.细的单色光束从空气射向柱体的O点（半圆的圆心),产生反射光束1和折射光束2.已知玻璃折射率为,入射角为45（相应的折射角为24).现保持入射光不变,将半圆柱绕O点在图示平面内顺时针转过15,如图中虚线所示,则( )A.光束1转过15 B.光束1转过30C.光束2转过的角度小于15 D.光束2转过的角度大于159.如图4-1-8所示,人站在距槽边D为L=1.2 m处,刚好能看到槽底B的位置,人眼睛距地面高度H=1.6 m.槽中注满某种透明液体时,人刚好能看到槽底中央O点处.求：（1)这种液体的折射率.（2)光在该液体中的传播速度.10.如图4-1-9所示,一个人发现水中S处有一溺水者,溺水者离岸的距离SB=10 m,而发现者在A处,距B点的距离为20 m,此人在岸上跑动的速度为5 m/s,而在水中的速度为1 m/s,发现者为尽快到达溺水者处,他应在何处下水?11.一长直杆长1.5 m,垂直立于底部平坦、水面平静无波的游泳池中，露出水面部分高0.3 m,当阳光以与水面成37的夹角入射时,杆在游泳池底部所成的影长为多少?已知水的折射率n=4/3.12.在折射率为n、厚度为d的玻璃平板上方的空气中有一点光源S,从S发出的光线SA以角度入射到玻璃板上表面,经过玻璃板后从下表面射出,如图4-1-11所示.若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃板中的传播时间相等,点光源S到玻璃上表面的垂直距离L应是多少? 图4-1-11 图4-1-12 13.如图4-1-12所示,光线投射到折射率为的玻璃球上,入射角为60,射入球体的光线经过一次反射后,再经过一次折射从球体射出,则射出光线与入射光线之间的夹角为_.14.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.（真空中的光速c=3.0108 m/s)（1）画出折射光路图;（2）求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度;（3）当入射角变为45时,折射角等于多大;（4)当入射角增大或减小时,玻璃的折射率是否变化?说明理由.四、课堂小结：当堂检测及基础巩固参考答案：1、解：由介质的折射率与光速的关系得： 又根据介质折射率的定义式得： r为在空气中光线、法线间的夹角即为所求，i为在介质中光线与法线间的夹角30。由(1)、(2)两式解得： 所以r=452、解析：由反射定律可知反射角为30,由折射定律可知折射角为arcsin.图4-1-3 图4-1-4 图4-1-53. 解析：设水池的实际深度为H,水的视深为h,从正上方沿竖直向下的方向观察池底S时,由于光的折射现象,其视深位置在S处,观察光路如图4-1-3所示.由几何关系和折射定律可知：sini=nsin ；O1O2=htani=Htan考虑到从正上方观察时,角度i和均很小,所以有：sinitanisintan因此H= 4. 答案：A5. 解析：如图4-1-4所示,根据折射定律,则sinr=,r=30,反射光线与折射光线的夹角=180-45-30=105,C正确.6. 解析：如图4-1-5所示,则有：sini=,sinr=,则n= 图4-1-10 图4-1-13 图4-1-148. 解析：转动前,光束1（反射光)与入射光线间的夹角为A=452=90,光束2（折射光）与入射光线间的夹角为B=45+（180-24）=201.转动后,反射光与入射光的夹角A=602=120,据折射定律,得r=30,则折射光与入射光间的夹角为B=60+（180-30)=210.因为A=A-A=30,B=B-B=9,B、C项正确.9. 解析：连接人眼与B点,延长CD为法线,从图中可知入射角2=CDB.连接D与O点,则折射角1=CDO.这样由公式,即可求出液体的折射率n和光在此液体中的传播速度.因为sin2=sinCDB=又因为sin1=,由sin2=得BD=CD=代入得CD=.sin1=故液体折射率n=1.71,光在该液体中速度：v=1.71108 m/s.10. 解析：这是一个运动学问题,但与光的折射现象有相似之处,发现者为了尽快到达S处,假设他从P处下水.（BP=x),就相当于入射光的入射角为i=90,sini/sinr=5,因为sinr=,所以=5,解得x=m=2.04 m.即发现者应从距B点2.04 m处下水.11. 解析：依题意作图如图4-1-10所示,依据折射定律n=,得sinr=,r=37,影长s=0.3tan53 m+1.2tan37 m=0.3m+1.2m=1.3 m.12. 解析：设光线在玻璃中的折射角为r,则光线从S到玻璃板上表面的传播距离为,光线从S到玻璃板上表面的传播时间为，其中c是真空中的光速,光在玻璃板中的传播距离为,光在玻璃中的传播时间为由折射定律：sin=nsin,根据题意得：联立解得：L=13. 解析：光路图如图4-1-13根据折射定律：=30,COD=60,根据折射光路的可逆性=60,OCD=60,在COD中,ODC=60,EAFC,两光线的夹角为180.14. 解答：先画出玻璃与空气的界面.再过入射点作出界面的垂线即为法线,然后根据光的反射定律和折射定律作出入射光线、反射光线和折射光线；求出折射角r后，据n=求出n，当入射角变化时，这一比值保持不变即玻璃的折射率并不改变，据n