沪科版物理选修3-4：第4章45课件

4．5光的折射目标导航1.通过实例和实验探究掌握光的折射定律．2．理解折射率的定义及其与光速的关系．3．学会用插针法测定介质的折射率．(重点、难点)

新知初探自学导引一、光的折射定律3.特点：在折射现象中光路是_________的，即如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的_____________发生折射．4.论证：可由____________推出光的折射定律．二、折射率1.物理意义：表示介质对折射光线_______本领大小的物理量，它反映介质会使光偏折的性质．可逆入射光线惠更斯原理偏折2.定义：光从________进入某种介质时，入射角的正弦跟折射角的正弦之比就是该种______的折射率．3.公式：(1)定义式n＝__________；(2)决定式__________，公式中c和v分别表示光在_______和_______中的传播速度．真空介质真空介质4.特点：任何介质的折射率都________1.(填“大于”“小于”或“等于”)．5.决定因素：由________本身及入射光的________两个因素共同决定．___________现象就说明了这一点．大于介质频率光的色散要点探究讲练互动要点一对折射定律的理解学案导引1.光由一种介质进入另一种介质时，会发生什么现象？2.光的折射定律的内容是什么？如何理解？1.对定律的理解(1)“同面内”：“折射光线与入射光线、法线在同一平面内”，这句话大体上说明了三线的空间位置：折射光线在入射光线与法线决定的平面内，即三线共面．(2)“线两旁”：“折射光线与入射光线分居在法线两侧”，这句话把折射光线的位置又作了进一步的确定，使得折射光线的“自由度”越来越小．(i>0)如图所示，即光线的偏折情况与介质的性质有关．3.折射时的色散现象一束白光经过棱镜折射后发生色散，在光屏上形成一条彩色光带，如图所示，即为折射中的色散光谱．光谱中红光在最上端，紫光在最下端，这表明各种色光通过棱镜后的偏折程度不同：红光偏折程度最小，偏折角最小；紫光偏折程度最大，偏折角最大．【思路点拨】根据光的折射现象及折射定律分析判断．【答案】

ABC答案：105°学案导引1.折射率n的物理意义是什么？2.折射率n的大小和哪些因素有关？要点二对折射率的理解例2【精讲精析】介质的折射率仅与介质本身及光的颜色有关，与入射角或折射角的大小无直接关系，故A、B均错；介质折射率取决于介质和光的颜色，无光照射时，介质仍为原介质，折射率不会等于零，任何介质的折射率均大于1，故C错；光由一种介质进入另一种介质中时，对于不同颜色的光，入射角相同时，折射角不同，故D正确．学案导引1.插针法测材料折射率的基本原理是什么？2.实验中的注意事项是什么？应关注哪些主要步骤？要点三测定材料的折射率2.实验仪器：玻璃砖、大头针、白纸、木板、铅笔、图钉、刻度尺、量角器．3.重要的实验步骤(1)在白纸上画出一条直线aa′作为界面，过aa′上的一点O1画出界面的法线NN′，并画一条线段AO1作为入射光线，如图所示．(2)在直线AO1上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P2挡住P1的像，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P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置．(3)连接O1O2，直线O1O2就代表了沿AO1方向入射的光线在玻璃砖中的传播路径，入射角i＝∠AO1N，折射角r＝∠O2O1N′.4.实验重要的注意事项(1)尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P2与O1之间、P3与P4之间、P3与O2之间距离要稍大一些．(2)在实验过程中，玻璃砖与白纸的位置都不能改变．5.实验误差的来源与分析(1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，因此入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应适当大些．(2)入射角、出射角的测量造成误差，因此入射角应适当大一些，但入射角不宜太大，也不宜太小．甲乙

一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面)．现要测定此玻璃的折射率．给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)带有刻度的直角三角板、量角器．实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直，在纸上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′例3表示另一表面，如图所示，然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图所示)，用P1、P2的连线表示入射光线．(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？试在图中标出P3、P4的位置．(2)然后，移去玻璃砖与大头针，试在图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2，简要写出作图步骤___________________________________．(3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式n＝________．【思路点拨】根据插针情况确定光路图，利用几何关系分析求解．【精讲精析】

(1)在bb′一侧观察P1、P2(经过bb′折射、aa′反射，再经bb′折射后)的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P1、P2的像和P3.P3、P4的位置如图所示．(2)步骤：①过P1、P2作直线与bb′交于O；②过P3、P4作直线与bb′交于O′；③利用刻度尺找到OO′的中点M；④过O点作bb′的垂线CD，过M点作bb′的垂线与aa′相交于N点，如图所示，连接ON；⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2【答案】见精讲精析【规律方法】用插针法测玻璃的折射率不受玻璃砖两折射面是否平行的限制，只要通过插针能确定光线的入射、出射方向和有关界面，最后作出内部的折射光线，即可通过折射定律求出玻璃的折射率．变式训练2.某组同学用插针法测平行玻璃砖的折射率，记录下入射、折射、出射光线后，以入射点O为圆心画单位圆，用直尺测得有关线段的长度．如图所示，则下面四个表达式中，能正确地表达折射率的关系式的是(

)热点示例创新拓展光的折射的综合计算

[经典案例]

(10分)(2011·高考课标全国卷)一半圆柱形透明物体横截面如图所示，底面AOB镀银，O表示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点射出，已知光线在M点的入射角为30°，∠MOA＝60°，∠NOB＝30°，求：(1)光线在M点的折射角；(2)透明物体的折射率．【审题指导】解此题的关键是利用光的反射和折射定律画出光路图，根据几何关系计算折射角和折射率．【解题样板】

(1)如图所示，透明物体内部的光路为折线MPN，Q、M点相对于底面EF对称，Q、P和N三点共线．设在M点处，光的入射角为i，折射角为r，∠OMQ＝α，∠PNF＝β，根据题意有α＝30°①(2分)由几何关系得，∠PNO＝∠PQO＝r，于是β＋r＝60°②(1分)且α＋r＝β