高中二年级上学期物理《光的折射 全反射》教学课件

4.14.2光的折射全反射光的折射弯折的筷子三日同辉光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象实验一：探寻入射角和折射角之间的关系。光的折射光的折射折射光线与入射光线、法线在同一平面内，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正比。折射率2.定义式:3.说明：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，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。（2）n的大小与介质有关，与i和r无关，对于确定的介质，n是定值.（1）折射率无单位，任何介质的折射率皆大于1。（3）物理意义---反映介质对光的偏折能力的大小（4）折射的原因---光在不同介质中的速度不同。真空折射率=1光的折射思考1、插入水中的筷子为什么会弯折？人看水中的物体，看到的是物体的虚像，像的位置比物体的实际位置偏高，人感觉筷子弯折了，杯中的水也变浅了。光的折射思考2、水中的鱼看岸上的景物会是怎样的情景？光的折射思考3、如果没有大气，将迟一些看到太阳还是早一些看到太阳？光的折射例题、如图一个储油桶的底面直径与高均为d．当桶内没有油时，从某点Ａ恰能看到桶底边缘的某点Ｂ。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿ＡＢ方向看去，恰好看到桶低上的点C，ＣＢ两点距离d/4．求油的折射率和光在油中传播的速度。ＢＡdCODNNˊθ2折射率的测量测定玻璃的折射率。原理：如图所示,通过插针法找出跟入射光线对应的出射光线,从而找出折射光线和折射角θ2,再根据求出玻璃的折射率。讨论1：本次实验需要哪些器材？木板、白纸、玻璃砖、大头针、量角器、刻度尺、铅笔。讨论2、简述主要的实验步骤6、改变入射角,重复实验。1、在白纸上画一直线aa'作为界面,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。2、把长方形玻璃砖放在白纸上,并使其长边与aa'重合,再用刻度尺画出玻璃砖的另一边bb'。3、在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2。4、从玻璃砖bb'一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像,调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住。再在bb'一侧插上两枚大头针P3、P4,使P3能挡住P1、P2的像,P4能挡住P3本身及P1、P2的像。5、移去玻璃砖,在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置,过P3、P4作直线O'B交bb'于O'。连接O、O',OO'就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角,∠O'ON'为折射角。讨论3、本实验有哪些注意事项？1.实验时,应尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3与O'之间距离要稍大一些。2.入射角θ1不宜太大(接近90°),也不宜太小(接近0°)。当θ1太大时,反射光较强,出射光较弱;当θ1太小时,入射角、折射角测量的相对误差较大。3.操作时,手不能触摸玻璃砖的光洁光学面,更不能把玻璃砖界面当作尺子画界线。4.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。讨论4、如何进行数据处理①计算法用量角器测量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sinθ1和sinθ2。算出不同入射角时的sinθ1/sinθ2,并取平均值。②作sinθ1-sinθ2图象改变不同的入射角θ1,测出不同的折射角θ2,作sinθ1-sinθ2图象,由n=sinθ1/sinθ2,可知图象应为直线,如图所示,其斜率为玻璃的折射率。③辅助线段法④单位圆法

讨论5、怎样可以减小误差？1、入射光线、出射光线确定的准确性造成误差,故在入射侧和出射侧所插两枚大头针的间距应大一些。2、入射角和折射角的测量造成误差。入射角应适当大一些,可以减小测量的相对误差。光的全反射1.光疏介质：折射率较小的介质2.光密介质：折射率较大的介质（1）光疏介质与光密介质是相对的。（2）光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的小。介质空气水酒精金刚石折射率1.000281.331.362.42光的全反射思考与讨论：既然光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，可以预料，当入射角增大到一定程度，但还没有达到90°时，折射角就会增大到90°。如果入射角再增大，会出现什么现象？介质1介质2

O折射率n1折射率n2介质1介质2

O折射率n1折射率n2光的全反射全反射：光由光密介质射入光疏介质时，同时发生反射和折射，折射角大于入射角，随着入射角的增大，反射光线越来越强，折射光线越来越弱，当折射角增大到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。光的全反射思考讨论：全反射产生的条件是什么？全反射条件：(1)光从光密介质射入光疏介质；(2)入射角等于或大于临界角。光的全反射思考讨论：由于不同的介质的折射率不同，在光从介质射入空气（真空）时，发生全反射的临界角是不一样的。怎样计算光从折射率为n的某种介质射入空气（真空）发生全反射时的临界角C？临界角的正弦值与介质的折射率成反比，即介质的折射率越大，临界角越小。光的全反射1、如图所示,某种透明物质制成的直角三棱镜ABC,∠A等于30°,一束光线在纸面内垂直AB边射入棱镜。如图所示,发现光线刚好不能从BC面射出,而是最后从AC面射出。求:(1)透明物质的折射率n。(2)光线从AC面射出时的折射角α的正弦值。光的全反射解析：(1)由题意可知,光线从AB边垂直射入,恰好在BC面发生全反射,光线最后从AC面射出,光路图如图。设该透明物质的临界角为C,由几何关系可知全反射棱镜45

全反射棱镜：（截面为等腰直角三角形的棱镜）光的强度不变，反射率高,接近达到100%，成像失真小.45

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全反射棱镜作用：改变光的方向潜望镜光导纤维观察：光在弯曲的有机玻璃棒中传播的路径。如图，激光笔发出的光射入一根弯曲的有机玻璃棒的一端，观察光传播的路径有什么特点。2、如图所示,AB为一直光导纤维,AB之间距离为s,使一光脉冲信号从光导纤维中间入射,射入后在光导纤维内芯与外套的界面上恰好发生全反射,由A点传输到B点所用时间为t,求光导纤维所用材料的折射率n。1、空气中两条光线a和b从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如图甲所示。方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜。图乙给出了两棱镜四种放置方式的示意图,其中能产生图甲效果的是()解析:四个选项产生光路效果如图所示。B光的全反射2、某种介质相对空气的折射率是