【讲与练】高中物理人教版(2019)选择性必修1：4.1 光的折射课件

第四章光1.光的折射课前预习反馈课内互动探究课堂达标检测目标体系构建核心素养提升目标体系构建1．理解光的折射定律，能解释生活中的折射现象。2．理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系，并能计算相关问题。3．会用插针法测量玻璃的折射率，具备相关的实验能力。课前预习反馈

光的折射和折射定律

知识点

11．折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向_______的现象。改变同一平面正可逆折射率

知识点

21．定义光从_______射入某种介质发生折射时，_________的正弦与_________的正弦之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率。2．物理意义是一个与介质有关的常数，反映介质___________的物理量。真空入射角折射角光学性质真空介质大于1测量玻璃的折射率

知识点

31．实验器材白纸，图钉，_________，直尺，铅笔，_________，平木板，长方形玻璃砖。2．实验原理如图所示为两面平行的玻璃砖对光路的侧移。用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线_________，确定出O′点，画出_________________，量出入射角θ1和折射角θ2，据n＝______计算出玻璃的折射率。大头针量角器O′D折射光线OO′思考辨析『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)光从一种介质进入另一种介质时传播方向就会变化。(

)(4)若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。(

)×√×√×√『选一选』如图所示，国家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上点缀了无数白色亮点，他们被称为镀点，北京奥运会举行时正值盛夏，镀点能改变光线方向，将光线挡在场馆外，镀点对外界阳光的主要作用是(

)A．反射太阳光线，遵循光的反射定律B．反射太阳光线，不遵循光的反射定律C．折射太阳光线，遵循光的折射定律D．折射太阳光线，不遵循光的折射定律A解析：“挡在场馆外”一定是反射，只要是反射就一定遵循光的反射定律。『想一想』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，如图所示。你知道这是为什么吗？解析：从鱼身上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，如图所示。课内互动探究探究

光的折射情境导入如图所示，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，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：光的折射要点提炼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。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空时，入射角小于折射角。(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(或反射角)。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。

典例剖析典例1思路引导：根据题意，正确作出光路图，明确入射角、反射角、折射角间的关系是解答此题的关键。答案：1.4m,1.2m1．(2023·全国高三课时练习)目前一种用于摧毁人造卫星或空间站的激光武器正在研制中，如图所示，某空间站位于地平线上方，现准备用一束激光射向该空间站，则应把激光器(

)A．沿视线对着空间站瞄高一些B．沿视线对着空间站瞄低一些C．沿视线对着空间站直接瞄准D．条件不足，无法判断对点训练❶C解析：当激光器瞄准空间站时，由于光的折射，光路图如图所示，即看见的空间站位置S′比实际位置S略高，但武器发射出的激光经过大气层的边缘时也要发生折射，由光路可逆原理知，激光束会发生相同的弯曲，故激光器应沿视线对准空间站直接瞄准。探究

对折射率的理解情境导入不同介质折射率不同，而它们的密度也往往不同，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。要点提炼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，但不同介质具有不同的常数，说明常数反映了该介质的光学特性。典例剖析

(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中的速度最大典例2BC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的折射率。所以介质B的折射率最小，光在其中传播速度最大。由光路的可逆性可知，光由B进入A时，如果入射角为60°，则折射角为45°，而光由B进入C时，入射角为60°，折射角为30°，由此比较可知，介质C的折射率最大，光在其中传播速度最小。故选BC。(多选)两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了如图所示的折射现象(α>β)。下列结论中正确的是(

)A．在水中的传播速度，光束a比光束b大B．在水中的传播速度，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的折射率大对点训练❷AC探究

实验：测量玻璃的折射率要点提炼1.实验步骤(1)如图所示，将白纸用图钉钉在绘图板上。(2)在白纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线。(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一边bb′。(4)在直线AO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的像挡住P1的像。再在观察者一侧竖直插上两枚大头针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。(5)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O′B与bb′交于O′，直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向。(6)连接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′。3．注意事项(1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间，P2与O点之间，P3与P4之间，P3与O′之间距离要稍大一些。(2)入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小。(3)在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面。更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。(4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。(5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上。若宽度太小，则测量误差较大。4．误差分析实验误差主要有两个：(1)入射光线和出射光线确定的不够精确，因此要求插大头针时两大头针间距应较大。(2)入射角、折射角测量的不精确，为减小测角时的相对误差，入射角要稍大些，但不宜太大，否则光线会从玻璃砖的侧面射出，并且入射角太大时，反射光较强，折射光会相对较弱。典例剖析(2022·江苏省扬州中学高二下学期期中)如图1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。典例3(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bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′。测量图1中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率n＝______。BD(3)如图2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_______准确值(选填“大于”“小于”或“等于”)。(4)另一位同学准确地画好玻璃砖的界面aa′和bb′后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些，如图3所示，而实验的其他操作均正确，则折射率的测量值_______准确值(选填“大于”“小于”或“等于”)。小于等于(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。

如图所示是利用插针法测定玻璃砖的折射率时得到的光路图。玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行，则：(1)出射光线与入射光线_________。(选填“平行”或“不平行”)(2)以入射点O为圆心，以R为5cm长度为半径画圆，与入射线PO交于M点，与折射线OQ交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，量得MN＝1.68cm，EF＝1.12cm，则该玻璃砖的折射率n＝_________。对点训练❸不平行1.5核心素养提升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。作光路图的要点(1)作光路图时，实际光线要画实线，不是实际光线的要画虚线。(2)光线要画箭头表示光的传播方向。(3)光线从折射率小的介质进入折射率大的介质时，折射角小于入射角；光线从折射率大的介质进入折射率小的介质时，折射角大于入射角。注意：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处不偏折。(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()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，b中的字和没有玻璃时的一样高案例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，