高二物理选修3-4_131__光的反射和折射

1、第十三章第十三章 光光一、光的反射和折射一、光的反射和折射 光射到两种介质的界面时，一部分光进入另一光射到两种介质的界面时，一部分光进入另一种介质，同时另一部分光返回到原来的介质。这种种介质，同时另一部分光返回到原来的介质。这种现象分别叫光的反射和折射。现象分别叫光的反射和折射。空气空气水水入射光线入射光线反射光线反射光线折射光线折射光线法法线线入入射射角角反反射射角角折折射射角角基本概念基本概念12空气空气水水折射光线折射光线入射光线入射光线反射光线反射光线一、光的反射和折射一、光的反射和折射判断入射、折射、反射光线、法线、界面？判断入射、折射、反射光线、法线、界面？平面镜平面镜入射光线入射

2、光线反射光线反射光线法线法线入射角入射角反射角反射角光的反射光的反射：光射到介质：光射到介质1、介质、介质2的界面时，一的界面时，一部分光返回到介质部分光返回到介质1的现象的现象（1 1）反射光线、入射光线、法线共面）反射光线、入射光线、法线共面（3 3）反射光线、入射光线关于法线对称）反射光线、入射光线关于法线对称（2 2）反射角等于入射角（光线与法线的夹角）反射角等于入射角（光线与法线的夹角） OAB（4 4）光路可逆：）光路可逆：定律理解：定律理解：1、反射定律：、反射定律： （1 1） 折射光线、入射折射光线、入射光线、法线在同一平面光线、法线在同一平面内内. .（2 2） 折射光线和

3、入射光折射光线和入射光线分居法线两侧线分居法线两侧2 2、光的折射、光的折射 定义定义：光从介质：光从介质1 1斜射斜射入介质入介质2 2时，传播方向发生改变时，传播方向发生改变的现象的现象1 12 2空气空气水水折射光线折射光线入射光线入射光线 规律：规律：（3 3）当入射角增大时，折射角也随着增大）当入射角增大时，折射角也随着增大 （4 4）光路可逆：）光路可逆：当光从当光从空气空气斜射入斜射入水水中时，折中时，折射角小于入射角射角小于入射角 当光从当光从水水斜射入斜射入空气空气时，折射时，折射角大于入射角角大于入射角 空气空气水水思考；思考；入射角、折射角大小关系及与介质的关系入射角、折

4、射角大小关系及与介质的关系 ？入射角折射角1 1 / / 2 2sin1 1/sin/sin2 2光由空气射入玻璃时入射光由空气射入玻璃时入射角角1和出射角和出射角2的数值表的数值表:1.491.531.591.631.97分析表格数据思考：分析表格数据思考：入射角和折射角有什入射角和折射角有什么定量关系呢？么定量关系呢？1.49 1.491.511.501.5130019.6040025.2050030.7080040.6015013.40 506.7010010.1020016.701.491.491.501.49 1.49 1.49 12567834 入射角入射角正弦正弦和折射和折射角角

5、正弦正弦比值相等比值相等=n斯 涅 耳 定 律斯 涅 耳 定 律（1 1）折射光线与入射光线、法线）折射光线与入射光线、法线处在同一平面内；处在同一平面内；（2 2）折射光线与入射光线分别位）折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；于法线的两侧；（3 3）入射角的正弦与折射角的正）入射角的正弦与折射角的正弦成正比弦成正比，即即1221sinsinn光的折射定律（斯涅耳定律）光的折射定律（斯涅耳定律）斯涅耳斯涅耳3.说明：说明：(1)n n的大小的大小与介质有关，与与介质有关，与i i和和r r无关无关，对于，对于确定介质，确定介质，n n是定值是定值 (2)(2)折射率无单位，折射率无单位，任何

6、介质的折射率皆大于任何介质的折射率皆大于1(n1)（原因呢？）（原因呢？）1.定义式定义式二、折射率二、折射率：光：光从真空射入某种介质从真空射入某种介质发生折射时，入发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。射率，简称折射率。2.2.决定式：某介质的折射率，等于光在决定式：某介质的折射率，等于光在真空中的真空中的速度速度C C与光在与光在介质中的速度介质中的速度v v之比：之比：n=cv=n4.几种介质的折射率几种介质的折射率(比较密度）比较密度）介质介质折射率折射率金刚石金刚石2.42二氧化碳二氧化碳

7、1.63真空折射率真空折射率 = 1介质介质折射率折射率岩盐岩盐1.55酒精酒精1.36水晶水晶1.55玻璃玻璃1.5-1.8水水1.33空气空气1.000285. 意义：意义：反映介质对光的偏折能力的大小反映介质对光的偏折能力的大小6.折射原因：光在不同介质中的速度不同折射原因：光在不同介质中的速度不同空气空气玻璃玻璃空气空气水水折射率折射率-反映介质对光的折射作用反映介质对光的折射作用 iirr应用：应用： 人在水上看到物体的人在水上看到物体的像，比实际物体位置偏像，比实际物体位置偏上，感觉水比较浅。上，感觉水比较浅。假设地球表面不存在大气层假设地球表面不存在大气层, ,那么人们观察到的日

8、出时那么人们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比刻与存在大气层的情况相比, , A. A.将提前将提前 B. B.将延后将延后 C.不变不变 D.D.在某些地区将提在某些地区将提前前, ,在另一些地区将延后在另一些地区将延后 没有大气没有大气有大气有大气例例如图一个储油桶的底面直径与高均为如图一个储油桶的底面直径与高均为d当当桶内没有油时，从某点恰能看到桶底边桶内没有油时，从某点恰能看到桶底边缘的某点。当桶内油的深度等于桶高的缘的某点。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿方向看去，恰好看到桶一半时，仍沿方向看去，恰好看到桶低上的点低上的点c，两点距离，两点距离d/4求油的折求油的折射率和光在

9、油中传播的速度射率和光在油中传播的速度OACBGDF因底面直径和桶高相等因底面直径和桶高相等,由此可知由此可知 AOF= ABG=450又又OD=2CD油的折射率油的折射率光在油中的传播速度光在油中的传播速度解解:22ODCDCD 51 CODsin5122 210 CODsinAOFsinn ) s/m(109 . 18 210100 . 38 ncv 我们是怎样看到水中的我们是怎样看到水中的鱼的？鱼的？有光从水中传到我们有光从水中传到我们的眼睛。的眼睛。光从一种介质进入另一种介质传播光从一种介质进入另一种介质传播 空气空气水水界面界面A AAA 从水中看水面上的物体，物体比实际的从水中看水

10、面上的物体，物体比实际的高度要高度要高高A折射角与光速的关系折射角与光速的关系irrDACBCi sinACtcACADr sinACtvivcrinsinsinBC真空真空介质介质 研究表明：研究表明：光在不同介质中的速度不同；光在不同介质中的速度不同；某介质的折射率，等于光在真空中的速度某介质的折射率，等于光在真空中的速度c与光与光在这种介质中的传播速度在这种介质中的传播速度之比。之比。用惠更斯原理研究光的折射用惠更斯原理研究光的折射制作：金迎时制作：金迎时1、水中的倒影是塔桥、水中的倒影是塔桥所形成的所形成的 像。像。是由是由 形成的。形成的。光的反射光的反射2 2、什么叫光的反射、什么

11、叫光的反射? ?光射到两种介质的界面光射到两种介质的界面上改变方向后又上改变方向后又返回原返回原来介质的现象来介质的现象虚虚光的反射是光在同一种介质中传播的现象。光的反射是光在同一种介质中传播的现象。 问题：问题：玻璃是一种透明介质，光从空气入玻璃是一种透明介质，光从空气入射到平行玻璃砖的界面上会发生折射，如射到平行玻璃砖的界面上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？何把玻璃的折射率测出来？三、实验：测玻璃砖的折射率三、实验：测玻璃砖的折射率1 1、原理：、原理：折射定律折射定律 2 2、方法：、方法：用用插针法插针法研究某一条光线经过平行玻璃砖，研究某一条光线经过平行玻璃砖，测出折射角和入射

12、角。测出折射角和入射角。空气空气玻璃玻璃 1=? 2=?界面界面法线法线21sinsinn3 3、实验器材、实验器材：玻璃砖、白纸玻璃砖、白纸 、大头针若干、铅笔、大头针若干、铅笔、直尺、量角器直尺、量角器（1 1）铺纸（将白纸用图）铺纸（将白纸用图钉固定在木板上）钉固定在木板上） （2 2）在白纸上画一条线）在白纸上画一条线aaaa作为界面，过作为界面，过aaaa上的一点上的一点O O（作为入射点）画法线（作为入射点）画法线N NN,N,并画并画AOAO作为入射光线作为入射光线（3 3）把玻璃砖放在白纸上，使它的一边与）把玻璃砖放在白纸上，使它的一边与aaaa对齐对齐（确保（确保O为实际入射

13、点）为实际入射点） ，确定，确定（如何确定，联想验（如何确定，联想验证平行四边形定则实验中记录力的方向）证平行四边形定则实验中记录力的方向）玻璃砖的另玻璃砖的另一界面一界面bbbb （确保出射点准确）（确保出射点准确） 步骤（边听边模仿）步骤（边听边模仿）（6 6）连接）连接OOOO，入射角，入射角i=AONi=AON, ,折射角折射角r r NOONOO，用量角器量出入射角和折射角，求出对应的正弦值，用量角器量出入射角和折射角，求出对应的正弦值，记录在表格中记录在表格中（5 5）移去在大头针和玻璃砖，过）移去在大头针和玻璃砖，过P P3 3、P P4 4所在处作直线所在处作直线DCDC与与b

14、bbb交于交于o o（作为实际出射点），直线（作为实际出射点），直线O OD D代表代表沿沿AOAO方向入射光通过玻璃砖后的传播方向方向入射光通过玻璃砖后的传播方向（4 4）在直线）在直线AOAO上竖直插大头针上竖直插大头针P P1 1、P P2 2，透过玻璃砖观察透过玻璃砖观察大头针大头针P P1 1、P P2 2的像，调整视线让的像，调整视线让P P2 2挡住挡住P P1 1的像。再在另的像。再在另一侧竖直插上两枚大头针一侧竖直插上两枚大头针P P3 3、P P4 4，使，使P P3 3挡住挡住P P1 1、P P2 2的像，的像，P P4 4挡住挡住P P3 3、P P2 2、P P1

15、1的像，记下的像，记下P P3 3、P P4 4位置位置（7 7）用上述方法求出入射角分别为）用上述方法求出入射角分别为30300 0、45450 0、60600 0时时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中（8 8）算出不同入射角时的入射角与折射角的正弦比）算出不同入射角时的入射角与折射角的正弦比值，最后求出几次实验的平均值为折射率值，最后求出几次实验的平均值为折射率5、注意事项：、注意事项：（1）入射角一般取）入射角一般取15o75o为宜为宜 （太小，相对误差大；（太小，相对误差大；太大太大,使折射光线弱，不易观察）使折射光线弱，不易观察）（2）插针要）插针要竖直竖直，且间距适当大些（精确确定光路），且间距适当大些（精确确定光路） （3）插针法实验，）插针法实验，玻璃砖不能动玻璃砖不能动（移动会改变光路图（移动会改变光路图 ）（4）确定边界线时）确定边界线时严禁把玻璃砖当尺子用严禁把玻