1、第1节 光的折射 第4章 光的折射和全反射 核心素养明目标 核心素养学习目标 物理观念知道折射率的概念，知道折射率和光速的关系 科学思维理解光的折射定律，能用光的折射定律解决问题解释光的折射和光的色散现象 科学探究掌握测定介质折射率的方法，通过探究，知道光的可逆性 科学态度与责任能体会生活中光的折射现象，并能用所学知识，进行解释 自主预习探新知 NO.1知识点一 知识点二 知识点一 光的折射定律 1折射定律 入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数即_n 2折射率(1)定义 光从_斜射入某种介质发生折射时，入射角 i 的正弦与折射角r 的_的比值，用 n 表示(2)定义式 n_ sin isi
2、n r真空正弦sin isin r 入射角i与折射角r之比不是一个常数 1：思考辨析(正确的打“”，错误的打“”)(1)入射角变化，折射角也随之变化，但入射角一定大于折射角()(2)任何介质的折射率都大于1()(3)折射角和入射角的大小决定着折射率的大小()知识点二 折射率 1意义：反映介质_性质的一个物理量，反映了光从空气斜射入介质(或从介质斜射入空气)时_的程度 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_ 光学偏折cv3不同色光的折射率 不同颜色的光在同一种介质中的传播速度_，折射率也_在同一种介质中，红、橙、黄、绿、蓝、靛、
3、紫等色光，_光的传播速度最大，折射率最_；紫光的传播速度最_，折射率最_ 不相同不相同红小小大 光从空气射入不同介质中时，光的偏折程度相同吗？提示：一般不同 2：思考辨析(正确的打“”，错误的打“”)(1)光的折射率随入射角的增大而增大()(2)介质的折射率越大，光在这种介质中的传播速度越小()(3)介质的折射率越大，介质的密度也越大()合作探究提素养 NO.2考点1 考点2 考点1 光的折射定律和折射率 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？提示：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
4、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1入射角与折射角的大小关系(1)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(2)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折射光路是可逆的 在光的折射现象中，光路是可逆的，即让光线逆着原折射光线射到界面上，光线就逆着原来的入射光线发生折射 3对折射率的理解(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
5、，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(3)折射率与光速的关系：光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，即n cv，由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率n都大于1(4)决定因素：介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量，它的大小由介质本身及光的性质共同决定，不随入射角、折射角的变化而变化 求介质的折射率【典例1】如图所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行此玻璃的折射
6、率为()A 2 B1.5 C 3 D2 C 作出光线在玻璃球体内光路图如图所示：A、C是折射点，B是反射点，OD平行于入射光线，由几何知识得，AODCOD60，则OAB30，即折射角r30，入射角i60，根据折射定律有：n sin isin r 3，故C正确，A、B、D错误 折射率与传播速度【典例2】一个储油桶的底面直径与高均为d当桶内没有油时，从点A恰能看到桶底边缘的点B，如图甲所示当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，如图乙所示，C、B两点相距d4甲 乙(1)试在图乙中画出光路的示意图；(2)求油的折射率；(3)求光在油中的传播速度 思路点拨(1)“恰好看
7、到”表明人眼看到的是C点发出的光线经界面折射后进入人眼的边界光线(2)vcn 解析(1)画出的光路示意图如图所示(2)由题意和(1)中的光路图可得sin r 22，sin i 55，由折射定律得油的折射率nsin rsin i521.58(3)光在油中的传播速度vcn31081.58 m/s1.90108 m/s 答案(1)见解析(2)1.58(3)1.90108 m/s 折射问题的四点注意(1)根据题意画出正确的光路图(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角的确定(3)利用反射定律、折射定律求解(4)注意光路可逆性、对称性的应用 跟进训练 1(角度1)利用半圆柱形玻璃，
8、可减小激光光束的发散程度在如图所示的光路中，A为激光的出射点，O为半圆柱形玻璃横截面的圆心，AO过半圆顶点若某条从A点发出的与AO成角的光线，以入射角i入射到半圆弧上，出射光线平行于AO，则此玻璃的折射率为()Asin isin Bsin isini Csin sin i Dsinisin i B 根据光路图，由折射定律得nsin isin r，由几何关系得ri，故nsin isini故B正确 2(角度2)一束光由空气射入某介质时，入射光线与反射光线间的夹角为90，折射光线与反射光线间的夹角为105，则该介质的折射率及光在该介质中的传播速度为()A 2，2c B 3，2c2 C 3，3c D
9、2，2c2 D 由反射定律和题意可知，反射角和入射角均为45，折射角为r1804510530，则折射率n sin 45sin 30 2，所以光在该介质中的速度vcn c2 22 c，故D选项正确 考点2 光的色散 如图所示是一束白光照射到三棱镜上后出现的色散现象，请问玻璃对哪种色光的折射率最大，对哪种色光的折射率最小？提示：由图可知，红光经过棱镜后偏折程度最小，紫光经过棱镜后偏折程度最大，故玻璃对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小 1同一介质对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大 2由n cv 可知，各种色光在同一介质中的光速不同，红光速度最大，紫光速度最小 3同一频
10、率的色光在不同介质中传播时，频率不变，光速改变vcnf，波长亦随之改变【典例3】如图所示，有一截面是直角三角形的棱镜ABC，A30，它对红光的折射率为n1，对紫光的折射率为n2，在距AC边d处有一与AC平行的光屏，现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜(1)红光和紫光在棱镜中的传播速度之比为多少？(2)若两种色光都能从AC面射出，求在光屏MN上两光点的距离 解析(1)v红 cn1，v紫 cn2 所以v红v紫n2n1(2)画出两种色光通过棱镜的光路图，如图所示，由图得 sin r1sin 30n1 sin r2sin 30n2 xd(tan r2tan r1)dn24n22n14n
11、21 答案(1)n2n1(2)dn24n22n14n21 复色光通过三棱镜发生色散的规律如图所示，复色光经过棱镜折射后分散开来，是因为复色光中包含多种颜色的光，同一种介质对不同色光的折射率不同(1)折射率越大，偏折角也越大，经棱镜折射后，越靠近棱镜的底部(2)折射率大的，在介质中传播速度小，复色光经三棱镜折射后，靠近顶端的色光的传播速度大，靠近棱镜底端的色光的传播速度小 跟进训练 3一束红光和一束紫光以适当的角度射向玻璃砖，玻璃砖为半圆形，如图所示，红光与紫光出射光线都由圆心O点沿OC方向射出，则()AAO是红光，它穿过玻璃砖所用的时间最少 BAO是紫光，它穿过玻璃砖所用的时间最长 CAO是红
12、光，它穿过玻璃砖所用的时间最长 DAO是紫光，它穿过玻璃砖所用的时间最少 A 由图看出两光束的折射角相同，因红光的折射率较小，由折射定律 1n sin isin r，故红光的入射角应大于紫光的入射角，故AO为红光；由v cn 知，红光在玻璃砖中传播速度较大，而在玻璃中两光的光程相等，故红光穿过玻璃砖所需时间短故选A 当堂达标夯基础 NO.31 2 3 4 1(多选)井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井(水面在井口之下)，两井底部各有一只青蛙，则()A枯井中的青蛙觉得井口大些 B水井中的青蛙觉得井口大些 C晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星 D晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更
13、多的星星 1 2 3 4 AD 作出光路图(如图所示)可知，枯井中的青蛙觉得井口大些，A正确；而晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星，D正确 1 2 3 4 2如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光如果光束b是蓝光，则光束a可能是()A红光 B黄光 C绿光 D紫光 1 2 3 4 D a、b两束单色光穿过平行玻璃砖后，a单色光的侧移量更大，所以玻璃砖对a单色光比b单色光的折射率更大，a单色光比b单色光的频率大，因为b单色光为蓝光，所以a单色光可能为紫光，D选项正确 1 2 3 4 3如图所示，玻璃棱镜的截面为等腰三角形，顶角a为30一束光线垂直于ab面射入棱镜，又从ac
14、面射出出射光线与入射光线之间的夹角为30则此棱镜材料的折射率是()A 3 B 32 C 33 D32 1 2 3 4 A 作出法线如图，根据几何关系得入射角i230 折射角r130303060，由折射定律得折射率nsin rsin isin 60sin 30 3故A项正确，B、C、D项错误 1 2 3 4 4(新情境题，从“河以折射”为背景考查折射定律)如图所示，一小孩站在宽6 m的河边，在他正对面的岸边有一距离河面高度为3 m的树，树的正下方河底有一块石头，小孩向河面看去，可同时看到树顶和石头两者的像，并发现两个像重合，小孩的眼睛离河面高为1.5 m 问题：若河水的折射率为43，试估算河水深度 1 2 3 4 解析 树顶反射和石头折射成像的光路图如图所示：1 2 3 4 由折射定律得sin isin rn43 由几何关系得1.5tan i3tan i6 解得tan i43，sin r35 1 2 3 4 P点至树岸边的距离为3tan i4 sin r442h2 把代入得h5.3 m 答案 5.3 m 回归本节知识，自我完成以下问题：1光的折射定律的内容是什么？提示：nsin isin r 2光的折射率与什么有关？提示：与介质有关，不同介质的折射率一般不同 3写出折射率与光速的关系式 提示：ncv 点击右图进入 课 后 素 养 落 实 谢谢观看 THANK YOU!