2019-2020学年高中物理第四章光的折射第1节光的折射定律学案教科版3-4

学必求其心得，业必贵于专精第1节光的折射定律1.认识光的反射及折射现象，知道法线、入射角、反射角、折射角的含义．2。知道光的反射和折射现象，理解折射定律．（重点)3.理解折射率的看法及与光速的关系，并能用来进行相关计算．(重点＋难点)一、光的反射和折射现象1．光的反射：当光射到两种介质的分界面时，一部分光仍回到原来的介质里连续流传的现象．2．光的折射：光辉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连续流传的现象．二、光的折射定律入射光辉、折射光辉和法线在同一平面内，入射光辉与折射光线分居法线两侧,入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数．三、介质的折射率1．定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦值与折射角r的正弦值的比值,叫做这种介质的折射率，用符号n表示．-1-学必求其心得，业必贵于专精sini2．定义式：n＝sinr．3．折射率与光速的关系：光在不相同介质中的速度不相同,且都小于光在真空中的流传速度；某种介质的折射率等于光在真空中的速度c与光在这种介质中的速度v之比，即n＝c/v．天空中无数的星星是和太阳相同的发光天体．在明亮的夜晚,我们看到的是一闪一闪的星星，这是为什么？提示：大气的抖动是时刻不停的，并与天气亲近相关,一般抖动明显的大气由于折射形成一次闪烁的时间间隔是1～4秒,所以，我们观看星空时，看到的星光是闪烁的．光的折射和折射定律1．光的折射现象的认识光的折射现象:当光辉入射到两种介质的分界面上时,一部分光被反射回原来的介质,即反射光辉OB。另一部分光进入第二种介质，并改变了流传方向，即光辉OC，这种现象叫做光的折射现象，光-2-学必求其心得，业必贵于专精线OC称为折射光辉．折射光辉与法线的夹角称为折射角r.2．对折射定律内容的理解(1)同面内:折射光辉与入射光辉、法线在同一平面内．这句话大体上说了然三线的空间地址:折射光辉在入射光辉与法线决定的平面内,即三线共面．(2)线两旁:折射光辉与入射光辉分居在法线两侧．这句话把折射光辉的地址又作了进一步的确定，使得折射光辉的“自由度”越来越小．（i〉0)(3）正比律:入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即错误!＝n，折射角r随入射角i的变化而变化,入射角i的正弦与折射角r的正弦之比是定值，当入射光辉的地址、方向确定下来时，折射光辉的位置、方向就唯一确定了．所以，光的折射定律是光从一种介质射向另一种介质中时，在流传过程中依照的必然规律．3．光路的可逆性若是让光辉逆着原来的折射光辉射到界面上，光辉就会逆着原来的入射光辉发生折射,定律中的公式就变为错误!＝错误!，式中i、r分别为此时的入射角和折射角．折射率的定义式中i为真空中光辉与法线的夹角，不一-3-学必求其心得，业必贵于专精定是入射角;r为介质中的光辉与法线的夹角,也不用然是折射角．命题视角1光的反射与折射现象一条光辉以40°的入射角从真空射到平板透明资料上，光的一部分被反射,一部分被折射，折射光辉与反射光辉的夹角可能是)A．小于40°B．在50°～100°之间C．在100°~140°之间D．大于140°［剖析]由θ2θ1°，由反射定律得θ3θ1°，错误!＝n〉1，得折射角〈＝40＝＝40以下列图，故折射光辉与反射光辉的夹角φ＝180°－θ3－θ2＝140°－θ，所以100°<φ<140°.2[答案］C命题视角2折射定律如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反-4-学必求其心得，业必贵于专精射膜．有一平行于中心轴OC的光辉从半球面射入，该光辉与OC之间的距离为0.6R。已知最后从半球面射出的光辉恰好与入射光辉平行（不考虑多次反射）．求该玻璃的折射率．[剖析]如图，依照光路的对称性和光路可逆性，与入射光辉相对于OC轴对称的出射光辉必然与入射光辉平行．这样，从半球面射入的折射光辉，将从圆柱体底面中心C点反射．设光辉在半球面的入射角为i，折射角为r。由折射定律有sini＝nsinr①由正弦定理有错误!＝错误!②由几何关系,入射点的法线与OC的夹角为i.L由题设条件和几何关系有sini＝R③式中L是入射光辉与OC的距离．由②③式和题给数据得sinr＝错误!④-5-学必求其心得，业必贵于专精由①③④式和题给数据得n＝错误!≈1.43。[答案]1.43【通关练习】1．一束光辉从空气射向玻璃，入射角为α(发生折射）．以下四幅光路图中正确的选项是( )剖析：选A．一束光辉从空气射向玻璃，入射角为α，由题意可知光辉必然会发生折射，依照n＝错误!知，折射角小于入射角，同岁月线在分界面上还会发生反射．2．人的眼球可简化为以下列图的模型．折射率相同、半径不相同的两个球体共轴．平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为R的小球，汇聚在轴线上的P点．取球体的折射率为错误!，且D＝错误!R.求光辉的汇聚角α.(表示图未按比率画出）剖析：由几何关系sini＝错误!，解得i＝45°则由折射定律错误!＝n，解得γ＝30°且i＝γ＋错误!，解得α＝30°.-6-学必求其心得，业必贵于专精答案：30°折射率和视深问题1．对折射率n的理解能够从以下四个方面理解(1)当光从真空射入某一介质时,入射角i、折射角r都能够发生变化，但它们的正弦值之比是不变的，是一个常数,比方，当介质是水时，这个常数是1.33.2)诚然介质的入射角的正弦跟折射角的正弦之比是一个常数，但不相同介质的这一常数不相同,说明此常数反响着该介质的光学特点．把这个常数叫做介质的折射率．由n＝错误!可知：当i一准时，n越大则r越小,此岁月线的偏折角θ＝i－r就越大,即光辉的偏折程度就越大，所以折射率是描述介质对光辉偏折能力大小的一个物理量．(3）折射率n是反响介质光学性质的物理量，它的大小只能由介质自己的物质结构及光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关．公式n＝错误!是折射率的定义式,不能够认为折射率n与入射角的正弦成正比，与折射角的正弦成反比．(4)介质的折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在真空中的流传速度c跟光在这种介质中的流传速度v之比，即n＝错误!,-7-学必求其心得，业必贵于专精单色光在折射率较大的介质中光速较小．由此式知道任何介质的折射率均大于1，即n＝错误!〉1,就是说光由真空射入介质时,都是入射角大于折射角,折射光辉向法线偏折;反之当光由其他介质射入真空时，入射角小于折射角，折射光辉远离法线偏折．2．视深问题1)视深是人眼看透明物质内部某物点时像点离界面的距离．在中学阶段,一般是沿界面的法线方向去看，在计算时,由于入射角很sinθ1小，折射角也很小，故sinθ2≈错误!≈错误!。(2）当沿竖直方向看水中的物体时，“视深”是实质深度的1/n倍,n为水的折射率．(1)介质的折射率与介质的密度没有必然联系，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．2)介质的折射率由介质的性质和光的频率共同决定，与入射角和折射角没关．河中有条小鱼，某时刻小鱼的实质深度为H，一人从水面正上方往水中看，他感觉到的小鱼的深度为多大?（设水的折射率为n）-8-学必求其心得，业必贵于专精［剖析]以下列图，设小鱼在S处，从鱼反射出的光辉SO垂直水面射出，光辉SO1与SO间的夹角很小．因一般人的瞳孔的线度θθ,可知θθ为2~3mm，1、2为一组对应的折射角和入射角1、2均很θθθθ错误!错误!由折射定律得：n＝错误!＝错误!＝错误!，得h＝错误!即他感觉到的小鱼的深度为实质深度的错误!，即变浅．［答案］错误!一个圆柱形筒，直径为12cm,高16cm，人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9cm。当筒中盛满液体时，则人眼又恰能看到筒侧的最低点，求：1)此液体的折射率；2)光在此液体中的流传速度．剖析:先画出一圆柱形筒，筒高为H＝16cm,直径d＝12cm。人眼在A处，筒侧底部“最低点”为B，筒内无液