1、学案1光的反射和折射目标定位1.理解光的反射定律和折射定律，并能用来解释和计算有关问题.2.理解折射率的定义及其与光速的关系，并能用来进行有关计算.3.会测定玻璃的折射率 一、反射定律和折射定律问题设计皎洁的月光下，在清澈的湖面上我们能通过水面看到月亮的倒影同时，月光能够照亮水中的鱼和草，这说明光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光返回到空气中，那么这两部分光的去向遵循什么规律呢？答案折射定律和反射定律要点提炼1光的反射(1)反射现象：光从一种介质射到它与第二种介质的分界面时，一部分光会返回到第一种介质的现象(2)光的反射遵循反射定律：反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线
2、与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角(3)在光的反射现象中，光路可逆2光的折射(1)光的折射现象光从一种介质射到两种介质的分界面时，一部分光进入另一种介质并改变传播方向的现象，称为光的折射现象(2)折射定律(如图1所示)图1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，即n12.(式中n12是比例常数)(3)在光的折射现象中，光路可逆3注意：(1)应用折射定律和反射定律解题的关键是确定入射角、反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二、折射率问题
3、设计光由真空以相同的入射角射向不同的介质时，折射角是不同的，为什么？答案因为不同介质对光的折射率不同要点提炼1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，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率即n.(2)折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n.2对折射率n的理解(1)由于cv，故任何介质的折射率都大于(填“大于”、“小于”或“等于”)1.(2)折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身及入射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关(3)1为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而
4、2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角(4)介质的折射率与介质的密度没有必然联系三、实验：测定玻璃的折射率1实验原理用插针法确定光路，找出与入射光线相应的出射光线，就能在玻璃砖中画出对应的折射光线，从而可以测出一组对应的入射角和折射角，根据折射定律，便可求出玻璃的折射率2实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉(34枚)、量角器、直尺、铅笔3操作步骤(1)把白纸用图钉钉在木板上(2)沿玻璃砖的一个面画一条线aa作为界面，过aa上一点O作垂直于aa的直线NN作为法线，过O点画一条入射光线AO，使入射角1适当大些如图2所示图2(3)在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2，在白纸上放上被
5、测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa重合(4)沿玻璃砖的另一侧面画一条直线bb.(5)在玻璃砖的bb一侧白纸上竖直地立一枚大头针P3，用眼睛观察调整视线，同时移动大头针P3的位置，使P3恰好能同时挡住玻璃砖aa一侧所插的大头针P1、P2的像，把此时大头针P3插好(6)在玻璃砖bb一侧再竖直地插一枚大头针P4，使P4能挡住P3本身，同时也能挡住P1、P2的像(7)记下P3、P4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P3、P4连一条直线BO交bb于O点，连接OO，OO就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为2.(8)用量角器量出入射角1和折射角2的大小(9)改变入射角1，重复上面的步骤再做三、四次，
6、量出相应的入射角和折射角(10)算出不同入射角时的值，求出几次实验中的平均值就是玻璃的折射率一、反射定律和折射定律的应用例1一束光线从空气射入折射率为的介质中，入射角为45，在界面上入射光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线和折射光线的夹角是()A75B90C105D120解析如图所示，根据折射定律n，则sin2，230，反射光线与折射光线的夹角1804530105，C选项正确答案C二、折射率的理解和计算例2两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3所示已知其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，穿过玻璃后两条光线交于P点已知玻璃截面的圆半径
7、为R，OA，OPR.求玻璃材料的折射率图3解析画出光路如图所示其中一束光沿直线穿过玻璃，可知O点为圆心另一束光沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，设入射角为1，折射角为2，由几何关系可得：sin1，解得：130.由题意知：OPR，由几何关系知：BPR，折射角为：260.由折射定律得玻璃的折射率为：n.答案三、测定玻璃的折射率例3用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像和P3，在白纸上标出大
8、头针的位置和三棱镜轮廓，如图4所示图4(1)在本题的图上画出所需的光路(2)为了测出玻璃棱镜的折射率，需要测量的量是_，在图上标出它们(3)计算折射率的公式是n_.解析(1)光路图如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB于O，连接OO，则光线OO就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线(2)在所画的图上画出虚线部分，并注明入射角1和折射角2，用量角器量出1和2(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度)(3)n(或因为sin1，sin2，则n)答案见解析1.(对折射率的理解)光从真空射入某介质，入射角1从零开始增大到某一值的过程中，折射角2也随
9、之增大，则下列说法中正确的是()A比值不变B比值不变C比值是一个大于1的常数D比值是一个小于1的常数答案BC解析折射率与介质有关，对于同一束光，介质的折射率不变，即n不变，又n，故n始终大于1.2(折射定律的应用)一束光线射到一个玻璃球上，如图5所示该玻璃球的折射率是，光线的入射角是60.求该束光线射入玻璃球后第一次从玻璃球射出的方向(用与入射光线的夹角表示)图5答案与入射光线的夹角为60解析光线射入玻璃球后第一次从玻璃球射出的光路如图所示由折射定律得n，.由AOB为等腰三角形，则12由几何关系知2160，122又由图知，3是出射光线相对于入射光线的偏折角，且312.联立以上各式解得360，即
10、第一次从玻璃球射出的光线与入射光线的夹角为60.3(测定玻璃的折射率)在用插针法测定玻璃折射率的实验中，某同学由于没有量角器，他在完成了光路图后，以O点为圆心，10cm为半径画圆，分别交线段OA于A点，交线段OO的延长线于C点，过A点作法线NN的垂线AB交NN于B点，过C点作法线NN的垂线CD交NN于D点，如图6所示用刻度尺量得OB8cm，CD4cm，由此可得出玻璃砖的折射率n_.图6答案1.5解析由题图可知sinAOB，sinDOC，OAOCR，根据n知，n1.5.题组一光的反射和折射现象1关于光的反射与折射，以下说法正确的是()A光发生反射时，光的传播方向一定改变B光发生反射时，光的传播方
11、向可能偏转90C光发生折射时，一定伴随着反射现象D光发生折射时，光的传播方向可能偏转90答案ABC解析光发生反射时，光的传播方向一定改变，有人认为当入射角为0时，也就是光线垂直界面入射时，反射角为零，光不改变传播方向，而实际上光的传播方向改变了180，选项A正确当入射角为45时，反射角也为45，光的传播方向偏转90，选项B正确光发生折射时，一定伴随着反射现象，C正确；光发生折射时，传播的偏角方向一定小于90，D错误2如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越大的介质()A折射角越大，表示这种介质对光线的偏折程度越大B折射角越大，表示这种介质对光线的偏折程度越小C折射角越小，表示这种介质对
12、光线的偏折程度越大D折射角越小，表示这种介质对光线的偏折程度越小答案C解析由折射定律可知，在入射角相同的情况下，介质的折射率越大，折射角越小，介质对光线的偏折程度越大3关于光的折射现象，下列说法正确的是()A光的传播方向发生改变的现象叫光的折射B折射定律是托勒密发现的C人观察盛水容器的底部，发现水变浅了D若光从空气射入液体中，它的传播速度一定增大答案C题组二折射定律及折射率4.两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1所示的折射现象()下列结论中正确的是()图1A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
13、对光束a的折射率比水对光束b的折射率大答案AC解析由公式n，可得折射率nanb，C正确，D错误由v，navb，A正确，B错误5在折射现象中，下列说法正确的是()A折射角一定小于入射角B折射率跟折射角的正弦值成反比C入射角增大为原来的2倍，折射角也增大为原来的2倍D折射率大的介质，光在其中传播速度小答案D解析折射角可能小于入射角，也可能大于入射角，例如光从水中射入空气时，折射角就大于入射角，故A错；某种介质的折射率对特定的光是一定的，不随折射角的正弦值的变化而变化，故B错；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，而不是入射角与折射角成正比，故C错；由n知，D正确6光在某种玻璃中的传播速度是108m/s
14、，要使光由玻璃射入空气时折射光线与反射光线成90夹角，则入射角应是()A30 B60C45 D90答案A解析依题意作出光路图如图所示折射角：290901，玻璃的折射率：n.由折射定律知：nsin1sin2，sin(901)cos1，即tan1，得130.故正确选项为A.7如图2所示，光在真空和某介质的界面MN上发生折射，由图可知()图2A光是从真空射入介质的B介质的折射率为C介质的折射率为D反射光线与折射光线的夹角为60答案C解析根据题图可知，入射角为30，折射角为60，反射光线与折射光线垂直，光是从介质射入真空的，折射率n，只有C正确8如图3所示，玻璃三棱镜ABC的顶角A为30，一束光线垂直
15、于AB射入棱镜，从AC射出进入空气，测得出射光线与入射光线的夹角为30，则棱镜的折射率为()图3A.B.C.D.答案C解析顶角A为30，则光从AC面射出时，在玻璃中的入射角130.由于出射光线和入射光线的夹角为30，由几何关系可得折射角260.由光路可逆和折射率的定义可知n，C项正确题组三测定玻璃的折射率9在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa、bb与玻璃砖位置的关系分别如图4、所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖他们的其他操作均正确，且均以aa、bb为界面画光路图，则：图4甲同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“不变”)乙同
16、学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“不变”)答案偏小不变解析用题图测定折射率时，玻璃砖中折射光线偏折变大了，所以折射角增大，所测折射率减小；用图测定折射率时，只要操作正确，折射率的测定值与玻璃砖的形状无关题组四综合应用10如图5所示，等腰直角棱镜ABO的两腰长都是16cm.为了测定它的折射率，将棱镜放在直角坐标系中，使两腰与Ox、Oy轴重合从OB边的C点注视A棱，发现A点的视位置在OA边上的D点，在C、D两点插上大头针，测出C点的坐标位置(0,12)，D点的坐标位置(9,0)，由此计算出该棱镜的折射率为_图5答案解析从C点注视A点，发现A点的视位置在OA边上的D点，说明光线AC
17、经OB边发生折射，折射光线反向延长线过D点，由此可作出光线由A点入射到C点的光路如图所示，则n.11如图6所示，半圆玻璃砖的半径R10cm，折射率为n，直径AB与屏幕MN垂直并接触于A点激光a以入射角130射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现两个光斑求两个光斑之间的距离L.(小数点后保留1位有效数字)图6答案23.1cm解析画出光路图如图所示，设折射角为2，根据折射定律，有n解得260由几何知识得OPQ为直角三角形，所以两个光斑P、Q之间的距离LPAAQRtan30Rtan60解得Lcm23.1cm12一半径为R的球体放置在水平桌面上，球体由折射率为的透明材料制成现有一束垂直于过球体的竖直表面的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图7所示已知入射光线与桌面的距离为.求出射角.图7答案60解析画出光路图如图所示，设入射光线与球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线因此，图中的角为入射角过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B.依题意，COB.则sin，60.设光线在C点的折射角为，由折射定律得，联立以上两式得30.由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角为30.由折射定律得，因此sin，60.