高中物理第一节光的反射和折射学案新人教版选修

1、第十三章 光1.光的反射和折射【学习目标】1、掌握光的折射定律2、了解介质的折射率与光速的关系；3、掌握介质的折射率的概念【重点难点】光的折射定律；测量光的折射率【课前预习】一、反射及反射定律（1）光的反射：光从一种介质射到它与另一种介质的分界面时，一部分光会返回到第一种介质的现象。（2）反射定律：反射光线与入射光线、法线在同一平面内，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。二、折射及折射定律（1）光的折射:光从一种介质照射到两种介质的分界面时，一部分光进入另一种介质的现象。（2）折射定律：折射光线与入折射光线、法线处在同一平面内内，折射光线与入折射光线分别位于法线的两侧，入射

2、角与折射角的正弦成正比，即（3）光路可逆性：在光的反射现象和折射现象中，光路都是可逆的。三、折射率：（1）定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比，叫该介质的绝对折射率，简称折射率，用表示。（2）定义： （3）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介质中的速度之比，即。【预习检测】1光的反射定律：_、_和法线在同一平面内，并分居法线两侧，_角等于_角。2光的折射定律：_、_和法线在同一平面内，并分居法线两侧，_与_成正比。3某种介质的折射率等于光在_中的传播速度c与光在_中的传播

3、速度v的比值，即n=_。4如图所示，平面镜AB水平放置，入射光线PO与AB夹角为30°，当AB转过20°角至AB位置时，下列说法正确的是 ( )A入射角等于50°B入射光线与反射光线的夹角为80° C反射光线与平面镜的夹角为40° D反射光线与AB的夹角为60°5在平面镜中看到的时钟钟面的像如图所示，则此时钟所指的时刻为 ( )A920 B340 C240 D450【参考答案】【预习检测】1、反射光线，入射光线，入射，反射 2、折射光线，入射光线，入射角的正弦，折射角的正弦 3、真空，该介质， 4、B 5、C 堂中互动【典题探究】【例

4、1】 如图所示，光线以入射角1从空气射向折射率n=玻璃表面.（1）当入射角1=45°时，反射光线与折射光线间的夹角为多少？（2）当入射角1为多少时，反射光线和折射光线垂直？思路解析：设折射角为2，由n=,所以2=30°，又1=45°，则反射光线与折射光线的夹角=180°12=105°.（2）当反射光线和折射光线垂直时，1+2=90°，n=i=s=tan1则入射角1=arctan.【拓展】:分析解决光的折射问题的一般方法：（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

5、、折射定律求解；（4）注意在折射现象中，光路是可逆的.变式训练1:光线从空气射向玻璃砖，当入射光线与玻璃砖表面成30°角时折射光线与反射光线恰好垂直，则此玻璃砖的折射率是（ )A. B. C. D.答案：B变式训练2:如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光AO以入射角i照射到液面上，反射光OB射到水平的光屏上，屏上用光电管将光讯号转变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面高度，如果发现点B在屏上向右移动了s的距离到B，由此可知液面（填“升高”或“降低”）.答案：降低【例2】 在测定玻璃的折射率的实验中，对一块两面平行的玻璃砖，用插针法找出与入射光线对应的出射光线，现有甲、

6、乙、丙、丁四位同学分别做出如图所示的四组插针结果.（1）从图上看，肯定把大头针插错了的同学是_.（2）从图上看，测量结果准确度最高的同学是_.思路解析：由上图可知，乙图中出射线向左上侧偏移不符合实际，肯定插错了，甲、丙和丁相比较，前面两者入射角及两个插针间距比图丁小些，故丁同学测量最准确.答案：（1）乙（2）丁方法小结:光线透过平行玻璃砖时出射光线与入射光线平行，且从空气射入玻璃时，入射角大于折射角，因而光线透出时相当于入射光线向右下侧发生偏移，另外，插针确定光路时，入射角稍大些好且插针相距稍远些好.变式训练1:如图所示，在用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下各说法正确的是（ )A.P1、P2

7、及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度B.P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度C.入射角i适当大些，可以提高准确度D.入射角太大，入射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行答案:B,C变式训练2:如图所示中一半圆形玻璃外面插下P1、P2、P3、P4四个大头针，P3、P4可挡住P1、P2所成的像，已知O、P2、P1在一直线上，O、P3、P4也在一直线上，P1、P4点分别为（1，)、(-,-1)，则折射率为_，若将玻璃砖绕O点在纸面上旋转15°，仍要P4挡住P2、P1像，则P4点的坐标为_.答案: (-,+1)问题探究问题：如何设计实验，探究影响玻璃

8、折射率大小的因素？导思：在做此实验时，为了使测定结果更为准确，有以下几点需要注意：图1（1）插针P1与P2、P3与P4的间距要适当的大些，不要靠得太近，选择玻璃砖时，宽度宜大些，这样可减小确定光路方向时出现的误差，提高测量的准确度.（2）入射角不能太小（接近0°）也不能太大（接近90°），因为入射角太小时，折射角就会更小，测量时相对误差增大；入射角太大时，导致反射光太强、折射光太弱，不易观察，很难确定P3、P4的位置.图2（3）如果通过插针P1、P2的连线的光线射向玻璃右侧，且入射角又大于某一数值，会出现隔着玻璃砖沿P2、P1方向观察不到P1、P2两插针情况，此时的光路图如

9、图2所示，遇到这种现象，可将玻璃砖沿aa界面向右平移.图3（4）实验中一旦玻璃砖宽度所定的界面线aa和bb画好后，放置的玻璃砖就不要随便移动，如果玻璃砖稍微斜移动，测得的折射率肯定发生变化.如果稍微上下平移了玻璃砖对测量结果没有影响，其光路如图3所示.（5）本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖而采用三棱镜、半圆形玻璃砖，只是出射光与入射光不平行，但一样能测出折射率.图4 探究：实验，照图4那样，先在白纸上画一条直线aa作为界面，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，然后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，在线段AO上竖直地插上

10、两枚大头针P1、P2，透过玻璃观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向，直到P1的像被P2挡住，再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的位置. 移去大头针和玻璃砖，过P3、P4引直线OB，与bb交于O，直线OB就代表了沿AO方向入射的光线透过玻璃砖后的传播方向，连接OO，OO就是折射光线的方向，入射角i=AON，折射角r=OON. 用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记入自己设计的表格里. 用上面的方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°、75°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据也