新教材2024年秋高中物理第4章光1.第1课时光的折射学生用书无答案新人教版选择性必修第一册

1．光的折射第1课时光的折射1．知道光的反射、折射现象及折射率的概念，能对简洁现象进行说明。2．理解光的反射定律和折射定律，能够应用几何学问分析物理问题。3．经验光的折射定律的探究过程，体会科学探究的重要作用。4．结合生活中的光学现象，培育学生的爱好。折射定律1．光的反射(1)反射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的________时，一部分光会返回到________介质的现象。如图所示。(2)反射定律：反射光线与入射光线、法线处在__________内，反射光线与入射光线分别位于________；反射角________入射角。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________时，一部分光________第2种介质的现象。(2)折射定律。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________；入射角的正弦与折射角的正弦成_______，即______＝n12(式中n12是比例常数)。(3)与光的反射现象一样，在光的折射现象中，光路也是________的。折射现象和反射现象往往同时产生，由于反射的存在，折射光的能量小于入射光的能量，且折射光的能量随入射角的增大而渐渐减小。如图甲所示，我们从水面上会看到水中的筷子向上“弯折”，图乙为对应的光路。问题1人的眼睛是如何推断物体的位置的？图乙中眼睛是如何看到筷子的？问题2上面的情境是什么现象？其原理是什么？1．光的折射(1)光的方向：光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方向要发生变更。(2)光的传播速度：由v＝cn留意：当光垂直于界面入射时，光的传播方向不变，但这种情形也属于折射，光的传播速度仍要发生变更。(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。2．解决光的折射问题的基本思路(1)依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，要留意入射角、折射角分别是入射光线、折射光线与法线的夹角。(3)利用折射定律n＝sinθ1sinθ2【典例1】(折射现象的理解)(2024·湖北卷)如图是两个并排而且深度相同的水池，一个装水，另一个未装水，在两池的中心各直立着一只长度相同而且比池深略高的标杆。当阳光斜照时就会在池底形成杆的影子，下列说法正确的是()A．装水的池中标杆影子较长B．未装水的池中标杆影子较长C．两池中标杆影子长度相同D．装水的池中标杆没有影子[听课记录]【典例2】(折射定律的应用)若光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直。(1)画出折射光路图；(2)当入射角变为45°时，折射角的正弦值为多大？[听课记录]解决光的折射问题的基本思路(1)依据题意正确画出光路图。(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，留意入射角、反射角、折射角的确定。(3)利用反射定律、折射定律求解有关问题。(4)留意光路可逆性的利用。[跟进训练]1．如图所示，一条光线由空气射到半圆柱体玻璃砖表面的圆心处，玻璃砖的半圆表面上(反射面)镀有银，则图示几个光路图中，能正确、完整地表示光线行进过程的是()ABCD折射率1．物理意义反映介质的____________的物理量。2．定义光从________射入某种介质发生折射时，________的正弦与________的正弦之比，叫作这种介质的肯定折射率，简称折射率，即n＝sinθ3．折射率与光速的关系某种介质的折射率，等于光在________中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝________。4．特点任何介质的折射率n都________。一束白光通过三棱镜后会分解为多种颜色的单色光，图中自上而下分别为红橙黄绿蓝靛紫，这就是大家特别熟识的光的色散现象。问题：结合光的色散现象，分析除了介质的自身性质之外，折射率还和哪种因素有关？有什么关系？1．关于正弦值当光由真空射入某种介质中，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以变更的，但正弦值之比是一个常数。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，说明该常数反映着该介质的光学特性。3．光传播速度介质的折射率n跟光在其中的传播速度v有关，即n＝cv，由于光在真空中的传播速度c大于光在任何介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率n都大于1。因此，光从真空斜射入任何介质时，入射角均大于折射角；而光由介质斜射入真空时，入射角均4．确定因素(1)介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量，它的大小只能由介质本身及光的性质共同确定，不随入射角、折射角的变更而变更。(2)同种介质中，光的波长越长，则折射率越小。(真空除外)5．“相对折射率”与“肯定折射率”光从介质1射入介质2时，入射角θ1与折射角θ2的正弦之比叫作介质2对介质1的相对折射率，通常用n12表示。若介质1是真空，则介质2相对真空的折射率叫作该介质的肯定折射率，通常用n表示。设介质1的肯定折射率为n1，介质2的肯定折射率为n2，则n12＝sinθ【典例3】(2024·湖北黄冈高二月考)如图所示，玻璃砖的截面由半径为R的四分之一圆和直角三角形OBC组成，已知点O为四分之一圆的圆心，∠C＝30°，D是圆弧AB上的一点，D点到AC的距离为32R，一束单色光平行于AC从D点射入玻璃砖中，折射光线平行于BCA．3B．2C．3D．2[听课记录]折射率的两种计算方法(1)应用折射定律计算：n＝sinθ(2)应用折射率与光速的关系计算：n＝cv[跟进训练]2．(多选)(2024·河南原阳高二月考)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．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小B．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大C．在水中的传播速度，光束a比光束b大D．在水中的传播速度，光束a比光束b小1．一束光线从空气射向玻璃，入射角为α。下列四幅光路图正确的是()ABCD2．关于光的折射现象，下列说法中正确的是()A．折射角肯定小于入射角B．折射率跟折射角的正弦值成反比C．折射率大的介质，光在其中的传播速度小D．折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍3．玻璃中有一个球形气泡。一束平行光射入气泡，下列光路图正确的是()ABCD4．为了从军事工事内部视察外面的目标，工事壁上开有一长方形孔，设工事壁厚d＝203cm，孔的宽度L＝20cm，孔内嵌入折射率n＝3的玻璃砖，如图所示。试问：(1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员视察到外界的视野的最大张角为多少？(2)要想使外界180°范围内的景物全被视察到，则应嵌入折射率最小为多大的玻璃砖？