新教材高中物理第四章光1光的折射课件新人教版选择性必修第一册

1、第四章光物理观念：掌握光的折射定律知道光的全反射现象及其产生的条件初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用观察光的干涉、衍射和偏振现象，了解这些现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用知道光是横波科学思维：会测量材料的折射率能举例说明激光技术在生产生活中的应用科学探究：通过实验，理解光的折射定律通过实验，了解激光的特性会用双缝干涉实验测量光的波长科学态度与责任：演示光沿水柱(或弯曲的玻璃柱)的传播通过查资料，了解光缆的结构，分析光的全反射在光纤中是如何进行的演示双缝干涉和单缝衍射现象，观察双缝干涉和单缝衍射图样，并以此说明光具有波的性质利用生活中的器材设计实验，观察光的薄膜干涉现象，

2、讨论薄膜干涉的原因通过调查研究，收集光的偏振现象应用的实例观看3D电影，查阅资料，了解3D电影的原理本章通过光的干涉、衍射等现象来论证光具有波动性，增强学生的证据意识，提升科学论证能力本章重点知道光的折射、全反射、折射率等概念；会根据光的折射定律、全反射等知识进行几何光学计算；知道光的干涉、衍射和偏振现象发生的条件本章难点结合数学中的几何知识分析几何光学问题；会测量光的折射率；会用双缝干涉实验测量光的波长1光的折射学习目标学法指导1熟悉光的折射定律2理解折射定律的确切含义，并能用它来解释生活中的折射现象3知道折射率的定义及其与光速的关系，并能用来进行相关的计算和作图4掌握用插针法测折射率的实验

3、过程1通过观察和分析，认识折射现象的特点2体验由折射引起的错觉3初步领略折射现象的美妙，增加对自然科学的热爱和探索的兴趣知识导图预习导学 | 新知领悟光的折射和折射定律. 折射定律光的折射光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光_的现象入射角折射角入射角：_与_的夹角折射角：_与_的夹角进入第2种介质入射光线法线折射光线法线折射定律折射光线与入射光线、法线处在_，折射光线与入射光线分别位于法线的_；入射角的正弦与折射角的正弦_，即_n12光路可逆性与光的反射现象一样，在光的折射现象中，光路也是_的同一平面内两侧成正比可逆1在光的反射和折射中如果逆着反射光线或折射光线的方向射入，

4、出射光线会沿什么方向？【答案】出射光线会沿原入射光线的方向射出，因为在光的反射和折射中光路是可逆的2入射角和折射角哪一个较大？【答案】没有前提条件，无法确定(多选)关于光的反射与折射，下列说法正确的是()A光发生反射时，光的传播方向不一定改变B光发生反射时，光的传播方向可能偏转90C光发生反射时，光的传播方向一定改变D光发生折射时，一定伴随着反射现象【答案】BCD【解析】发生反射时，光的传播方向一定发生改变，且可以改变90，故A错误，B、C正确；发生折射时，一定伴随着反射现象，但有反射现象，不一定有折射现象，故D正确1物理意义反映介质的_的物理量2定义光从_射入某种介质发生折射时，入射角的正弦

5、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.折射率光学性质真空3折射率与光速的关系某种介质的折射率，等于光在_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_.4特点任何介质的折射率都_真空大于1【答案】不可以折射率n由介质的性质和光的颜色决定，与入射角1和折射角2无关2光在折射率大的介质中传播速度越大还是越小？一束光由空气射入某介质时，入射光线与反射光线间的夹角为90，折射光线与反射光线间的夹角为105，则该介质的折射率n_，光在该介质中的传播速度v_c(c为真空中的光速)多维课堂 | 素养初培如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下

6、，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况光的折射问题(1) 光在任何情况下均沿直线传播吗？(2) 造成这种现象的原因是什么？【答案】(1)不是(2)光的折射1光的方向光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化当光垂直界面入射时，传播方向不发生变化2光的传播速度光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定发生变化，当光垂直界面入射时，光的传播方向虽然不变，但也属于折射，因为光传播的速度发生了变化探究总结3入射角与折射角的大小关系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当光从真空斜射入介质时，入射角大于折射角，当光从介质斜射入真

7、空时，入射角小于折射角特别提醒：(1)应用折射定律和反射定律解题的关键是确定入射角和折射角画出正确的光路图是解题的必要前提(2)入射角、折射角、反射角均以法线为标准来确定，注意法线与界面的区别素养点评：本探究通过对光的折射的理解，培养“科学思维”素养对光的折射的理解精练1(多选)如图所示，虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法正确的是()AbO可能是入射光线BaO可能是入射光线CcO可能是入射光线DOb可能是反射光线【答案】BD【解析】由于反射角等于入射角，入射光线、反射光线关于法线对称，所以aO、Ob应是入射光线或反射光线，PQ是法线又因为反

8、射光线、折射光线都不与入射光线位于法线同侧，所以aO是入射光线，Ob是反射光线，Oc是折射光线，故B、D正确【答案】C1在反射、折射现象中，光路都是可逆的2光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化，但并非一定要变化；当光垂直分界面入射时，光的传播方向就不会变化不同介质折射率不同，而它们的密度也往往不同问题(1) 介质的折射率与其密度有什么关系？(2) 是不是介质的密度越大，其折射率就越大？【答案】(1) 介质的折射率与介质的密度没有必然的联系(2) 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

9、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，说明该常数反映了介质的光学特性探究总结素养点评：本探究通过对“折射率”的理解，培养“科学思维”素养对折射率的理解精练2(多选)有一束单色光从介质A射入介质B，再由介质B射入介质C，如图所示根据图中所给的情况判断，下列说法正确的是()A介质B的折射率最大B介质C的折射率最大C光在介质B中的速度最大D光在介质C中的速度最大【答案】BC【解析】光线由介质A进入介质B时，根据光路图可知，A的折射率大于B的折射率；光由介质B进入介质C时，根据光路图可知，B的折射率小于C的

10、折射率所以介质B的折射率最小，光在其中传播的速度最大光在介质中的折射角越小，光在此介质中的传播速度越小故B、C正确【答案】CD【解析】介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量，由介质本身决定，与入射角、折射角无关由于真空中光速是个定值，故n与v成反比，C正确，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的由vf，当f一定时，v正比于.n与v成反比，故折射率与波长也成反比，故D正确【答案】C1折射率的定义式中1为真空(空气)中的光线与法线的夹角，不一定是入射角；2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定是折射角2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，

11、但水的折射率较小实验：测量玻璃的折射率三、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔四、实验步骤1如图所示，把白纸用图钉钉在木板上在白纸上画一条直线aa作为玻璃砖的上界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa的法线NN.2把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟aa严格对齐，并画出玻璃砖的另一个长边bb.3在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P24眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，在眼睛这侧沿视线方向插上大头针P3，使它把P1、P2挡住5用同样的方法在玻璃砖的bb一侧再插上大头针P4，使P4能同时挡住P3本身和P1、P

12、2的虚像记下P3、P4的位置，移去玻璃砖和大头针过P3、P4引直线OB与bb交于O点，连接O、O两点，OO就是入射光AO在玻璃砖内的折射光线的方向入射角iAON，折射角rOON.6用量角器量出入射角i和折射角r.从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记录在自己设计的表格里五、注意事项1玻璃砖的上折射面必须与直线aa严格对齐，才能准确地确定法线，准确地画出入射角和折射角2实验时，尽可能将大头针竖直地插在纸上，且P1和P2之间、P2和O之间、P3和P4之间、P3和O之间距离要稍大一些重合的时候要看玻璃砖里面的像，而不是看玻璃砖上面的大头针的头部3入射角i应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入

13、射角不宜过大，在操作时，手不能触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能用玻璃砖的界面代替直尺画界线4在实验的过程中玻璃砖与白纸的位置都不能改变(1)在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与OO(或OO的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN作垂线，交NN于C、D，用直尺量出CC和DD的长，如图所示实验原理和操作精练4小花在做“测定玻璃的折射率”的实验中，先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，插上大头针P3、P4，如图所示，aa和bb分别是玻璃砖与空气的两个界面，用“”表示大头针的位置图中AO表示经过大

14、头针P1和P2的光线，该光线与界面aa交于O点，NN表示法线(1)请将光路图画完整，并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角1和折射角2(2)该玻璃砖的折射率可表示为n_.(用1和2表示)(3)确定P3位置的方法是_.(4)对实验中的现象，下面说法正确的是_A大头针应垂直于纸面插上B此实验可以不用量角器C如果玻璃砖aa和bb不平行，则无法用此方法测量折射率D如果入射角太大，则折射光线会在玻璃砖内表面发生全反射，而使实验无法进行【解析】(1)由于P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，故通过P1、P2的光线折射后通过P3、P4，作出光路图如图所示(3)在另一侧透过玻璃砖观察，

15、插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像变式4小张同学利用“插针法”测定玻璃的折射率(1)小张将玻璃砖从盒子拿出放到白纸上，图示操作较为规范且合理的是_(2)小张发现玻璃砖上下表面不一样，一面是光滑的，一面是磨砂的，小张要将玻璃砖选择_(填“磨砂的面”或“光滑的面”)与白纸接触的放置方法进行实验较为合理(3)小张正确操作插好了4枚大头针，如图所示，请帮助小张画出正确的光路图然后进行测量和计算，得出该玻璃砖的折射率n_(保留3位有效数字)【答案】(1)B(2)磨砂的面(3)图见解析1.53【解析】(1)玻璃砖的光学面不能用手直接接触，接触面的污渍会影响接触面的平整，进而影响折射率的测定，故B正确

16、(2)为了不影响观察实验，应使得磨砂面接触纸面(3)光路图如图所示数据处理与误差分析精练5某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图所示)实验的主要过程如下：A把白纸用图钉钉在木板上，在白纸上作出直角坐标系xOy，在白纸上画一条线段AO表示入射光线B把半圆形玻璃砖M放在白纸上，使其底边aa与x轴重合C用一束平行于纸面的激光从y0区域沿y轴负方向射向玻璃砖，并沿x轴方向调整玻璃砖的位置，使这束激光从玻璃砖底面射出后，仍沿y轴负方向传播D在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2E在坐标系y0方向侧移了一些，这将导致所测的玻璃折射率与其真实值相比_(填“偏大”“不变”或“偏小”)(2)若实验中该同

17、学在y0的区域内，从任何角度都无法透过玻璃砖看到P1、P2，为能透过玻璃砖看到P1、P2，应采取的措施是_【答案】(1)偏大(2)减小光线AO的入射角变式5如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa和bb.O为直线AO与aa的交点，在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针(1)该同学接下来要完成的必要步骤有_A插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像B插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像C插上大头针P4，使P4仅挡住P3D插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像(2)过P3、P4作直线交b

18、b于O，过O作垂直于bb的直线NN，连接OO.测量图甲中角和的大小则玻璃砖的折射率n_.(3)如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa和bb的间距画得过宽若其他操作正确，则折射率的测量值_(填“大于”“小于”或“等于”)准确值(4)另一位同学准确地画好玻璃砖界面aa和bb后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些如图丙所示，若其他操作均正确，则折射率的测量值_(填“大于”“小于”或“等于”)准确值(4)如图所示，虚线表示将玻璃砖向下平移后实际的光路图，而实线是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律得知，该同学测得的折射率将不变核心素养微专题解决光的折射问题的常

19、规思路和两类典型的问题1常规思路(1)根据题意画出正确的光路图(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角均是与法线的夹角(3)利用折射定律、折射率公式列式求解2玻璃砖对光的折射问题常见的玻璃砖有半圆形玻璃砖和长方形玻璃砖对于半圆形玻璃砖若光线从半圆面射入，且其方向指向圆心，则其光路图如图甲所示，光线只发生一次偏折对于两个折射面相互平行的长方形玻璃砖，其折射光路如图乙所示，光线经过两次折射后，出射光线与入射光线的方向平行，但发生了侧移特别提醒：画光路图时应注意的问题(1)光路是可逆的(2)垂直界面入射的光线，折射光线与入射光线在同一直线上(3)过半圆形玻璃砖圆心的光线在圆弧

20、处不偏折【考题延伸】(多选)如图所示，把用相同玻璃制成的厚度为d的正方体a和半径亦为d的半球体b，分别放在报纸上，且让半球的凸面向上从正上方分别观察a、b中心处报纸上的字，下面的观察记录中正确的是 ()Aa中的字比b中的字高Bb中的字比a中的字高C一样高Da中的字较没有玻璃时的高，b中的字和没有玻璃时的一样【答案】AD【解析】如图所示，放在b中的字反射的光线经半球体向外传播时，传播方向不变，故人看到字的位置是字的真实位置；而放在a中的字经折射，人看到的位置比真实位置要高故A、D正确素养点评：本题通过对折射问题的分析和研究，培养学生的“科学思维”素养课堂小练 | 素养达成1下列关于光的折射及折射

21、率的说法正确的是()A光由一种介质进入另一种介质时，光的传播方向一定发生改变B放入盛水的碗中的筷子，看起来像折了一样，是光的折射C光由水射入空气中，折射角小于入射角D光在折射率大的介质中传播速度大【答案】B2如图是光由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气的光路图，O点是半圆形玻璃砖的圆心，下列情况可能发生的是()【答案】D【解析】光线在圆心处发生反射和折射，B、C错误；当光从空气进入玻璃后，折射角小于入射角，当光从玻璃进入空气后，折射角大于入射角，A错误，D正确【答案】B4(多选)一束光从介质1进入介质2，方向如图所示，下列对于1、2两种介质的光学属性的判断正确的是()A介质1的折射率小B介质1的折射率大C光在介质1中的传播速度大D光在介质2中的传播速度大【答案】BD5用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa和bb，不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在如图所示的位置上，而实验中其他操作均正确，测得的折射率将()A偏大B偏小C不变D无法确定【答案】C【解析】可作出经过玻璃砖的光路图，由几何知识可知，测出的折射角与准确值相同，故C正确6(2020年杭州检测)(多选)测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应注意的是()A玻璃砖的宽度宜大一些B入射角应尽量小些C大头针应垂直地插在纸面上D大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应