(人教版选修3-4课件)高中物理选修：13.1光的反射和折射课件

第一页，共50页。第十三章光第二页，共50页。第三页，共50页。第四页，共50页。第五页，共50页。〔情景切入〕我们生活在一个充满光的世界(shìjiè)。人类渴望光明，生物需要阳光，人类的感觉器官接收到的信息中，有90%的是通过眼睛。现在光学已经成为物理学的重要组成局部，在生活、生产和科学技术中有广泛的应用，光学是现代高科技领域中最前沿的科学之一。第六页，共50页。〔知识导航〕本章讲的光可分为两局部即几何光学和物理光学。几何光学以光的直线传播为根底，主要讨论了光的反射和折射现象中所遵循的根本规律——反射定律和折射定律。物理光学研究光的本性，学习光的干预、衍射、偏振、色散现象，从波的角度认识光并讨论一些(yīxiē)与光的本性有关的实例。本章的重点是光的折射定律，全反射概念及各种光路图的作法。难点是双缝干预实验和全反射现象。第七页，共50页。〔学法指导〕1．本章始终贯穿一个模型“光线〞，引入光线，能形象地表示出光的传播路径和方向，作出光路图可以把光问题转化为几何问题，便于研究。2．本章主要通过光的现象说明光具有波动性，因此与前面机械波的知识联系密切，是波动的进一步深化。3．学习前可首先复习机械波在传播中的一些(yīxiē)规律，如反射、折射、干预、衍射等，学习中尤其要注意借鉴机械波的学习方法，但又要注意光与机械波还是有很大区别的，不要等同起来。本章采用多观察、多实验、多探究的方法能取得较好的学习效果。第八页，共50页。第一节光的反射(fǎnshè)和折射第九页，共50页。※※掌握光的反射和折射定律※※理解折射率的定义及其与光速的关系※※能用光的折射定律解决相关问题第十页，共50页。第十一页，共50页。1课前预习2课内探究3素养提升4课堂达标5课时作业第十二页，共50页。课前预习第十三页，共50页。1．概念光线入射到两种介质的界面上时，光的传播方向发生改变，一局部光_________________的现象，叫做光的反射(fǎnshè)。2．光的反射(fǎnshè)定律(1)反射(fǎnshè)光线和入射光线在____________内；(2)反射(fǎnshè)光线和入射光线分居在____________；(3)反射(fǎnshè)角等于_________。3．光路的特点在反射(fǎnshè)现象中，光路是_________的。光的反射(fǎnshè)返回(fǎnhuí)原介质同一平面法线两侧入射角可逆第十四页，共50页。1．折射现象光从一种(yīzhǒnɡ)介质斜射进入另一种(yīzhǒnɡ)介质时传播方向________的现象。光的折射(zhéshè)和折射(zhéshè)定律改变(gǎibiàn)2．折射定律(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在___________内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成_________比。同一平面正第十五页，共50页。3．光路的特点(tèdiǎn)在光的折射现象中，光路是_________的。可逆第十六页，共50页。1．定义光从_________射入某种介质发生折射时，_________的正弦(zhèngxián)与_________的正弦(zhèngxián)之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。3．物理意义是一个与介质有关的常数，反映介质____________的物理量。折射率真空(zhēnkōng)入射角折射角光学(guāngxué)性质第十七页，共50页。真空(zhēnkōng)介质(jièzhì)大于1第十八页，共50页。『判一判』(1)入射光线与反射光线在不同介质中。()(2)入射光线与反射光线关于法线对称。()(3)光从一种介质进入(jìnrù)另一种介质时传播方向就会变化。()(4)假设光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小。()(5)介质的密度越大，其折射率一定也越大。()(6)光从真空斜射入任何介质时，入射角均大于折射角。()×√×√×√第十九页，共50页。『选一选』以下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，以下情况可能发生的是()解析(jiěxī)：光线在圆心处发生反射和折射，应选项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，故A错误，D正确。D第二十页，共50页。『想一想』有经验的渔民(yúmín)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，如下图。你知道这是为什么吗？第二十一页，共50页。解析：从鱼身上(shēnshɑng)反射的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得鱼变浅了，眼睛看到的是鱼的虚像，在鱼的上方，所以叉鱼时要瞄准像的下方，如下图。第二十二页，共50页。课内探究第二十三页，共50页。如下图，落山的太阳看上去正好(zhènghǎo)在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况。造成这种现象的原因是什么？提示：光的折射探究(tànjiū)一光的折射第二十四页，共50页。1．光的方向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(斜射)。并非一定变化，当光垂直(chuízhí)界面入射时，传播方向就不发生变化。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(chuízhí)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。第二十五页，共50页。3．入射角与折射角的大小关系(guānxì)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(guānxì)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空时，入射角小于折射角。特别提醒：(1)应用(yìngyòng)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。第二十六页，共50页。解题指导：根据题意，正确作出光路图，明确(míngquè)入射角、反射角、折射角间的关系是解答此题的关键。第二十七页，共50页。解析：树顶反射和石头折射(zhéshè)成像的光路图如下图第二十八页，共50页。第二十九页，共50页。BC第三十页，共50页。第三十一页，共50页。不同介质折射率不同，而它们(tāmen)的密度也往往不同，那么介质的折射率与其密度有什么关系？是不是介质的密度越大，其折射率就越大？提示：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，但水的折射率较小。探究(tànjiū)二对折射率的理解第三十二页，共50页。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(bùtónɡ)介质具有不同(bùtónɡ)的常数，说明常数反映了该介质的光学特性。第三十三页，共50页。第三十四页，共50页。第三十五页，共50页。B第三十六页，共50页。解题指导：正确理解负折射率的含义，即折射光线与入射光线位于法线的同一侧；n＝－1又说明(shuōmíng)入射角等于折射角的绝对值。第三十七页，共50页。第三十八页，共50页。CD第三十九页，共50页。解析：介质的折射率是一个说明介质的光学(guāngxué)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v＝λf，当f一定时，v正比于λ。n与v成反比，故折射率与波长λ也成反比。第四十页，共50页。素养提升第四十一页，共50页。解决光的折射问题的常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(quèdìng)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。第四十二页，共50页。2．玻璃砖对光的折射问题(wèntí)常见的玻璃砖有半圆形玻璃砖和长方形玻璃砖。对于半圆形玻璃砖假设光线从半圆面射入，且其方向指向圆心，那么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(chuízhí)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处不偏折。第四十三页，共50页。 (多项选择)如下(rúxià)图，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选项是()A．a中的字比b中的字高B．b中的字比a中的字高C．一样高D．a中的字较没有玻璃时的高