(浙江新高考专用版)20192020学年高中物理第十三章光1光反射和折射教案新人教版

光的反射和折射知识内容选考要求课时要求知道光在反射和折射时的光路可逆．光的反射和折射c2．掌握光的反射和折射定律．3．知道折射率的定义和表达式，以及折射率的决定要素.一、反射定律和折射定律1．光的反射(1)反射现象：光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质的现象．反射定律：反射光芒与入射光芒、法线处在同一平面内，反射光芒与入射光芒分别位于法线的双侧；反射角等于入射角．在光的反射现象中，光路是可逆的．2．光的折射(1)折射现象：光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会进入第2种介质的现象．(2)折射定律(如图1所示)图1折射光芒与入射光芒、法线处在同一平面内，折射光芒与入射光芒分别位于法线的双侧；入sinθ1射角的正弦与折射角的正弦成正比，即＝n12(式中n12是比率常数)．在光的折射现象中，光路是可逆的．二、折射率1．定义光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这类介质的绝sinθ1对折射率，简称折射率．即n＝.sinθ22．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与光在这类介质中的流传速度v之比，即cn＝v.3．理解因为＞，故任何介质的折射率n都大于(填“大于”“小于”或“等于”)1.cv1．判断以下说法的正误．(1)光从一种介质进入另一种介质时，流传方向必定发生变化．(×)(2)入射角增大为本来的2倍，折射角和反射角也都增大为本来的2倍．(×)(3)介质的折射率越大，光在这类介质中流传速度越快．(×)sinθ1由折射率的定义式n＝得出，介质的折射率与入射角θ1的正弦成正比，与折射角sinθ2θ2的正弦成反比．

(

×

)2.一束光从真空进入某介质，方向如图

2所示，则该介质的折射率为

________，若光在真空中的流传速度为

c，则光在该介质中的流传速度为

________．图2答案22c2一、反射定律和折射定律在岸上往沉静的水面察看，我们既能够看见水中的鱼，又能够看见岸上树的倒影．这两种现象产生的原由同样吗？有经验的渔民叉鱼时，不是正对着看到的鱼去叉，而是对着所看到鱼的下方叉，这是为何？答案(1)不同样．看见水中的鱼是光的折射现象，看见岸上树的倒影是光的反射现象．从鱼上反射的光芒由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光芒进入人眼，人眼会逆着折射光芒的方向看去，就会感觉鱼变浅了，因此叉鱼时要对着所看到的鱼的下方叉．1．光的流传方向：当光从一种介质垂直进入另一种介质时，流传方向不变；斜射时，流传方向改变．2．光的流传速度：光从一种介质进入另一种介质时，流传速度必定发生变化．当光垂直界面入射时，光的流传方向固然不变，但光流传的速度发生变化．3．入射角与折射角的大小关系：当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时，入射角大于折射角，当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，入射角小于折射角．4．反射定律和折射定律应用的步骤依据题意画出光路图．(2)利用几何关系确立光路图中的边、角关系，要注意入射角、反射角、折射角均是光芒与法线的夹角．利用反射定律、折射定律及几何规律列方程求解．例1光芒以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光芒与反射光芒恰巧垂直．(真空中的光速c＝3.0×108m/s)画出折射光路图；求出玻璃的折射率和光在玻璃中的流传速度；当入射角变成45°时，折射角的正弦值为多大？当入射角增大或减小时，玻璃的折射率能否变化？答案(1)看法析图(2)33×108m/s6(3)6(4)不变分析(1)光路图如下图，此中AO为入射光芒，OB为折射光芒.sinθ1由题意，n＝，又θ1＝60°，θ1＋θ2＝90°，得n＝3.sinθ2c8设玻璃中光速为v，由n＝v得v＝3×10m/s.(3)当入射角为1，45°时，介质折射率不变，由n＝sinθ′sinθ2′得sinθ2′＝sinθ′＝sin45°＝6.1n36不变化，因为折射率是由介质和入射光频次共同决定的物理量，与入射角的大小没关．例2如图3所示为某种透明介质的截面图，△AOC为等腰直角三角形，BC为半径R＝12cm的四分之一圆弧，AB与水平屏幕垂直并接触于A点．一束红光射向圆心，在分界面MNOAB上的入射角i＝45°，结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑．已知该介质对红光的折射率为n33，求两个亮斑与A点间的距离分别为多少．图3答案看法析分析光路图如下图，设折射光斑为P1，折射角为r，依据折射定律得n＝sinr，sini6可得sinr＝3.由几何关系可得：tanr＝R，AP1解得AP1＝62cm，设反射光斑为P2，由几何知识可得△OAP2为等腰直角三角形，故AP2＝12cm.提示：入射角、折射角、反射角均以法线为标正确立，注意法线与界面的差别．二、折射率如表所示是在研究光由真空射入某种透明介质发生折射的规律时获得的实验数据．请在表格基础上思虑以下问题：入射角i(°)折射角r(°)isinirsinr1.492013.31.501.493019.61.531.494025.21.591.515030.71.631.506035.11.711.517038.61.811.508040.61.971.51跟着入射角的增大，折射角如何变化？当入射角与折射角发生变化时，有没有保持不变的量(偏差同意范围内)?答案(1)折射角增大．入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不变．1．对折射率的理解折射率n＝sinθ1θ2为介质中的光芒与法，θ1为真空中的光芒与法线的夹角，不必定为入射角；而sinθ2线的夹角，也不必定为折射角．(2)折射率n是反应介质光学性质的物理量，它的大小由介质自己和光的频次共同决定，与入射角、折射角的大小没关，与介质的密度没有必定联系．c2．折射率与光速的关系：n＝v(1)光在介质中的流传速度v跟介质的折射率n有关，因为光在真空中的流传速度c大于光在任何其余介质中的流传速度v，因此任何介质的折射率n都大于1.某种介质的折射率越大，光在该介质中的流传速度越小．例3一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中流传时( )A．速度同样，波长同样B．速度不一样，波长同样C．速度同样，频次同样D．速度不一样，频次同样答案D分析同一单色光在不一样的介质内流传过程中，光的频次不会发生改变；水的折射率大于空c气的折射率，由公式

v＝n能够判断，该单色光进入水中后流传速度减小，

又v＝λf，该单色光进入水中后波长变短，应选项

D正确．例

4

如图

4，某同学在一张水平搁置的白纸上画了一个小标记“·”

(图中

O点)，而后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上．D位于AB边上，过D点作边的垂线交于.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向察看，恰巧可ACACF以看到小标记的像；过O点作AB边的垂线交直线DF于E；DE＝2cm，EF＝1cm.求三棱镜的折射率．(不考虑光芒在三棱镜中的反射)图

4答案

3分析

过D点作

AB边的法线

NN′，连结

OD，则∠

ODN＝α为

O点发出的光芒在

D点的入射角；设该光芒在

D点的折射角为

β，如下图．依据折射定律有

sinn＝sin

βα①式中n为三棱镜的折射率由几何关系可知β＝60°②EOF＝30°③在△OEF中有EF＝OEsin∠EOF④由③④式和题给条件得OE＝2cm⑤依据题给条件可知，△OED为等腰三角形，有α＝30°⑥由①②⑥式得n＝3.[学科修养]例4这道高考题考察了折射定律、作图能力、光在三棱镜中的流传问题及有关的知识点．经过解题，学生回首了折射定律，锻炼了作图能力，让物理观点和规律在脑筋中获得提炼和升华，表现了“物理观点”“科学思想”等学科修养．针对训练两束平行的细激光束垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图5所示．已知此中一束光沿直线穿过玻璃，它的入射点是O，另一束光的入射点为A，穿过玻璃后两条光R线交于P点．已知玻璃半圆截面的半径为R，OA＝2，OP＝3R.求玻璃资料的折射率．图5答案3分析画出光路图如下图．此中一束光沿直线穿过玻璃，可知O点为圆心．另一束光从A点沿直线进入玻璃，设在半圆面上的入射点为B，入射角为θ1，折射角为θ2，由几何关系可得：sinθ1＝OA1＝，解得：OB2θ＝30°.1sinθ2由几何关系可知：BP＝R，折射角为：θ2＝60°.由折射定律得玻璃资料的折射率为：n＝sinθ1＝sin60°＝3.sin30°1．(光的折射现象)(多项选择)(2017·苍南高二检测)依据图6中的漫画，判断以下说法中正确的是( )图6A．人看到的是鱼的实像，地点变浅了些B．人看到的是鱼的虚像，地点变浅了些C．鱼看到的是人的实像，地点偏低了些D．鱼看到的是人的虚像，地点偏高了些答案BD分析人看到的是鱼发出的光芒经过水面折射后进入人眼，射入人眼的光芒的反向延伸线相交后形成的虚像，光芒从水射向空气中时，折射角大于入射角，作出从鱼S1发出的两条光芒，将折射光芒反向延伸，获得的交点为人所看到的鱼的虚像S1′，如下图，能够看出虚像的地点变浅了，B正确，A错误；同理，鱼看到的是人发出的光芒经过水面折射形成的虚像，根据光路可逆原理，鱼看到人的虚像的地点偏高了，D正确，C错误．2．(折射率的理解)(多项选择)对于折射率，以下说法正确的选项是( )sinθ1A．依据＝n12可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比sinθ2sinθ1B．依据＝n12可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比sinθ2cC．依据n＝v可知，介质的折射率与光在该介质中的流传速度成反比D．同一频次的光由真空进入不一样介质中时，折射率与光在介质中的波长成反比答案CD分析介质的折射率是一个反应介质光学性质的物理量，由介质自己和光的频次共同决定，与入射角、折射角没关，应选项

A、B均错误；因为真空中的光速

c是定值，故折射率

n与传播速度

v成反比，选项

C正确；因为

v＝λf，当频次

f

一准时，速度

v

与波长λ成正比，又折射率

n与速度

v成反比，故折射率

n与波长λ也成反比，选项

D正确．3．(折射定律的应用)(多项选择)(2018·台州上学期期末)如图7所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2.已知玻璃折射率为轴线顺时针转过

3，入射角为45°.现保持入射光不变，将半圆柱绕经过15°，如图中虚线所示，则( )

O点垂直于图面的图7A．光束1转过15°B．光束1转过30°C．光束2转过的角度小于15°D．光束2转过的角度大于15°答案BC4．(折射率的计算

)如图

8所示为直角三棱镜的截面图，一条光芒平行于

BC边入射，经棱镜折射后从AC边射出．已知∠A＝θ＝60°，光在真空中的流传速度为c.求：图8该棱镜资料的折射率；光在棱镜中的流传速度．3答案(1)3(2)c分析(1)作出完好的光路如下图．依据几何关系可知φ＝∠B＝30°，因此α＝60°.sinαsinθ依据折射定律有n＝sinβ＝sinγ，又因为α＝θ＝60°，因此β＝γ.又β＋γ＝60°，故β＝γ＝30°.则n＝sin60°＝3.sin30°3光在棱镜中的流传速度v＝n＝3c.一、选择题考点一光的反射现象和折射现象1．(2018·海宁检测)假定地球表面不存在大气层，那么人们察看到的日出时刻与实质存在大气层的状况对比( )A．将提早B．将延后C．在某些地域将提早，在另一些地域将延后D．不变答案B分析如下图，假定地球表面不存在大气层，则地球上M处的人只好等到太阳运动到S处才看见日出，而地球表面存在大气层时，太阳运动到S′处，阳光经大气层折射后射到M点，故M处的人在太阳运动到S′处就能看见日出，不存在大气层时察看到的日出时刻与实质存在大气层的状况对比将延后，B正确．如图1所示是一束光从空气射向某介质在界面上发生反射和折射现象的光路图，以下判断中正确的选项是( )图1A．AO是入射光芒，OB为反射光芒，OC为折射光芒B．BO是入射光芒，OC为反射光芒，OA为折射光芒C．CO是入射光芒，OB为反射光芒，OA为折射光芒D．条件不足，没法确立答案C分析法线与界面垂直，依据反射角等于入射角，折射光芒和入射光芒位于法线双侧，可知CO为入射光芒，OB为反射光芒，OA为折射光芒．故C正确．3．如图2所示，井口大小和深度均同样的两口井，一口是枯井(图甲)，一口是水井(图乙，水面在井口之下)，两井底部各有一只青蛙，则( )图2A．水井中的青蛙感觉井口大些，晴日的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星B．枯井中的青蛙感觉井口大些，晴日的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星C．水井中的青蛙感觉井口小些，晴日的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星D．两只青蛙感觉井口同样大，晴日的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星答案B分析因为井口边缘的拘束，而不可以看到更大的范围，据此作出界限光芒如下图．由图可看出α＞γ，因此枯井中的青蛙感觉井口大些；β＞α，因此水井中的青蛙可看到更多的星星，应选项

B正确，

A、C、D错误．4．(多项选择)(2018·桐庐高二检测

)如图

3所示，把由同种资料

(玻璃)制成的厚度为

d的立方体A和半径为

d的半球体

B分别放在报纸上，从正上方

(对B来说是最高点

)竖直向下分别察看

A、B中心处报纸上的字，以下说法正确的选项是

(

)图3A．看到A中的字比B中的字高B．看到B中的字比A中的字高C．看到A、B中的字同样高D．A中的字比没有玻璃时的高，B中的字和没有玻璃时同样高答案AD分析如下图，B中心处的字反射的光芒经半球体向外流传时，流传方向不变，故人看到字的地点是字的真切地点．而放在A中心处的字经折射，人看到的地点比真切地点要高，A、正确．考点二折射率及折射定律5．(多项选择)光从空气斜射进入介质中，比值sinθ1＝常数，这个常数( )sinθ2A．与介质有关B．与折射角的大小没关C．与入射角的大小没关D．与入射角的正弦成正比，与折射角的正弦成反比答案ABC分析介质的折射率与介质和入射光的频次有关，与入射角、折射角的大小均没关，选项A、B、C正确，D错误．6.(2018·嘉兴一中高二期中)如图4所示，一束光芒经过一水平界面从某介质射入真空，已知入射光芒与界面的夹角为60°，折射光芒与界面的夹角为45°，则该介质的折射率为( )图4662A.2B.3C.2D.2答案C7.(2018·嘉兴高级中学高二第二学期期中)如图5所示，玻璃棱镜的截面为等腰三角形，顶角a为30°.一束光芒垂直于ab面射入棱镜，又从ac面射出．出射光芒与入射光芒之间的夹角为30°，则此棱镜资料的折射率是()图5333A.2B.2C.3D.3答案D分析光芒在ac界面上发生折射，入射角为30°，折射角为60°，依据光的折射定律可知：sin60°n＝sin30°＝3，应选D.8.(多项选择)两束不一样频次的单色光、b从空气平行射入水中，发生了如图6所示的折射现象a(α>β)．以下结论中正确的选项是()图6A．在水中的流传速度，光束

a比光束

b大B．在水中的流传速度，光束

a比光束

b小C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大答案AC分析由公式n＝sinθ1n<n，C正确，D错误；由c知v>v，A正，可得折射率v＝，n<nsinθ2abababn确，B错误．如图7所示，直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上，∠BAC＝β.从点光源S发出的细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上，适合调整入射光SO的方向，当SO与AC成α角时，其折射光与镜面发生一次反射，从

AC面射出后恰巧与

SO重合，则此棱镜的折射率为

(

)图7cosαcosαsinαsinαA.cosβB.sinβC.cosβD.sinβ答案A分析由题意可知，细光束SO经AC面折射后，折射光芒垂直于BC，经平面镜反射后，从ACsin90°－αcosα面射出来，则恰巧与SO重合，故此棱镜的折射率n＝sin90°－β＝cosβ.10.现代高速公路上的标记牌都使用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向反射，使标记牌上的字特别醒目．这类“回归反光膜”是用球体反射元件制成的，如图8所示，反光膜内平均散布着直径为10μm的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为3，为使入射的车灯光芒经玻璃珠折射→反射→再折射后恰巧和入射光芒平行，那么第一次入射的入射角应是( )图8A．15°B．30°C．45°D．60°答案D分析已知入射光芒和出射光芒平行，因此光在三个界面上改变了流传方向，光芒在玻璃珠的内表面反射时拥有对称性，由此可作出光路图如下图．由几何关系可知i＝2r①sini依据折射定律有n＝sinr＝3②由①②可得i＝60°.二、非选择题11.如图9所示是一个透明圆柱体的横截面，其半径为，折射率是3，AB是一条直径．今R有一束光，平行AB方向射向圆柱体．如有一条入射光芒经折射后恰巧经过B点．图9请用直尺画出该入射光芒经折射后到B点的光路图；求这条入射光芒到AB