1、1光的反射和折射学 习 目 标知 识 脉 络1.知道光的反射定律2理解折射定律的确切含义，并能用来解释有关的光现象和计算有关的问题3知道折射率的定义及其与光速的关系，并能用来进行有关计算(重点)4掌握插针法测折射率的方法.反射定律和折射定律1光的反射(1)定义光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质的现象(2)反射定律反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角2光的折射和折射定律 光的折射光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光进入第2种介质的现象入射角折射角入射角：入射光线与法线的夹角折射角：折射光
2、线与法线的夹角折射定律折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，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光路可逆性在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的.1反射定律是确定反射光线位置的规律()2不是所有的反射现象都遵循反射定律()3发生漫反射时，反射角不等于入射角()4一束光从空气进入水中时传播方向一定改变()1人站在平面镜前面会看到自己的像平面镜成像的特点是什么？【提示】平面镜成的像是虚像，像和物等大，像和物到镜面的距离相等2入射角、折射角哪一个较大？【提示】没有前提条件，无法确定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
3、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关于光的反射与折射，下列说法正确的是()A光发生反射时，光的传播方向不一定改变B光发生反射时，光的传播方向可能偏转90C光发生反射时，光的传播方向一定改变D光发生折射时，一定伴随着反射现象E光发生反射时，一定伴随着折射现象【解析】发生反射时，光的传播方向一定发生改变，且可以改变90，A错，B、C对；发生折射时，一定伴随着反射现象，但有反射现
4、象，不一定有折射现象，D对，E错【答案】BCD2.如图1311所示，虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法正确的是() 【导学号：23570083】图1311AbO可能是入射光线BaO可能是入射光线CcO可能是入射光线DOb可能是反射光线EPQ可能是法线【解析】由于反射角等于入射角，入射光线，反射光线关于法线对称，所以aO、Ob应是入射光线或反射光线，PQ是法线又因为反射光线、折射光线都不与入射光线位于法线同侧，所以aO是入射光线，Ob是反射光线，Oc是折射光线【答案】BDE3如图1312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
5、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？图1312【解析】太阳光线进入大气层发生折射，使传播方向改变，使人感觉太阳的位置比实际位置偏高【答案】光的折射1在反射、折射现象中，光路都是可逆的2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，但并非一定要变化；当光垂直分界面入射时，光的传播方向就不会变化折射率1物理意义反映介质的光学性质的物理量2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，简称折射率，即n.3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.4特点任何介质的折射率都
6、大于1.1当光从空气垂直进入水中时，水的折射率为0.()2折射率大的介质，密度不一定大()1是否可以由折射率的定义式n得出介质的折射率与入射角1的正弦成正比，与折射角2的正弦成反比？【提示】不可以折射率n由介质的性质和光的颜色决定，与入射角1和折射角2无关2光在折射率大的介质中传播速度越大还是越小？【提示】由v知，n越大，v越小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改变的，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率v有关
7、，即n，由于光在真空中的传播速率c大于光在任何介质中的传播速率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，入射角均小于折射角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，它的大小只能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4若某一介质的折射率较大，那么光在该介质中的速度较_【解析】由n可知，介质的折射率越大，光在该介质中的速度越小【答案】小5一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n_，光在该介质中的传播速度v_c(c为真空中光速
8、) 【导学号：23570084】【解析】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，所以光在该介质中的速度vc.【答案】6一束光线从空气射向折射率为1.5 的玻璃内，入射角为45，画出反射和折射的光路示意图【解析】光在两介质的界面上通常同时发生反射和折射；由反射定律知反射角为45，根据折射定律n得12.【答案】(1)折射率的定义式中1为真空(空气)中的光线与法线的夹角，不一定是入射角；2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定是折射角.(2)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.测定玻
9、璃的折射率1实验目的掌握测玻璃折射率的方法；加深对折射定律的理解2实验过程用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的折射光线，用量角器测入射角i和折射角r，根据折射定律计算出玻璃的折射率n.3实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔4实验步骤(1)如图1313所示，把白纸用图钉钉在木板上在白纸上画一条直线aa作为玻璃砖的上界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa的法线NN.图1313(2)把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟aa严格对齐，并画出玻璃砖的另一个长边bb.(3)在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.(4)眼睛在另一侧
10、透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，在眼睛这侧沿视线方向插上大头针P3，使它把P1、P2挡住(5)用同样的方法在玻璃砖的bb一侧再插上大头针P4，使P4能同时挡住P3本身和P1，P2的虚像记下P3、P4的位置，移去玻璃砖和大头针过P3、P4引直线OB与bb交于O点，连接O、O两点，OO就是入射光AO在玻璃砖内的折射光线的方向入射角iAON，折射角rOON.(6)用量角器量出入射角i和折射角r.从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记录在自己设计的表格里(7)用上面的方法分别测出入射角是15、30、45、60和75时的折射角查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据也记录在上述的表格里(8
11、)计算出不同入射角时的值比较一下，看它们是否接近一个常数求出几次实验中测得的的平均值，就是玻璃的折射率5注意事项(1)玻璃砖的上折射面必须与直线aa严格对齐，才能准确地确定法线，准确地画出入射角和折射角(2)实验时，尽可能将大头针竖直地插在纸上，且P1和P2之间、P2和O之间、P3和P4之间、P3和O之间距离要稍大一些重合的时候要看玻璃砖里面的像，而不是看玻璃砖上面的大头针的头部(3)入射角i应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜过大，在操作时，手不能触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能用玻璃砖的界面代替直尺画界线(4)在实验的过程中玻璃砖与白纸的位置都不能改变6数据处理及误差分析此实验是
12、通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代入n中求玻璃的折射率除运用此方法之外，还有以下处理数据的方法：在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与OO(或OO的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN作垂线，交NN于C、D，用直尺量出CC和DD的长，如图1314所示图1314由于sin ，sin .而CODO，所以折射率n1.重复以上实验，求得各次折射率，然后求其平均值即为玻璃折射率的测量值7在“测定玻璃折射率”的实验中：(1)操作步骤如下：先在白纸上画出一条直线aa代表两种介质的界面，过aa上的O点画出界面的法线N
13、N，并画一条线段AO作为入射光线把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa对齐在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像调整视线方向，直到P1的像被P2挡住再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像和P3，记下P3、P4的位置移去大头针和玻璃砖，连接P3、P4作为折射光线，测量出入射角1与折射角2，填入表格中上述操作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是_.(2)实验中测出了多组入射角1与折射角2，并作出了sin 1sin 2图象如图1315所示则下列说法正确的_图1315A实验时，光线是由空气射入玻璃B玻璃的折射率
14、为0.67C玻璃的折射率为1.5【解析】(1)步骤中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb，步骤中应通过P3，P4的连线与bb的交点O和aa上的入射点O，作出玻璃砖中的光线OO.(2)由图可看出入射角1小于折射角2，因此，光线应该是由玻璃射入空气；则玻璃折射率n1.5，所以选项C正确【答案】(1)见解析(2)C8.由某种透明物质制成的等腰直角棱镜AOB，两腰都为16 cm，且两腰与Ox与Oy轴都重合，如图1316所示，从BO边的C点注视A点，发现A点的位置在D点，在C、D两点插上大头针，测出C点的坐标为(0,12)，D点的坐标为(9,0)，由此可以算出该透明物质的折射率为多大？ 【导学号：23570085】图1316【解析】假设从A点发出一条光线射在C点，经折射后，射入眼睛当逆着折射光线看去，好似光线是从D点射出sin 1cosACOsin 2cos DCO所以，该透明物质的折射率n.【答案】