2021-2022人教版高中物理选择性必修一 第四章 第一节光的折射学案
文档属性
| 名称 | 2021-2022人教版高中物理选择性必修一 第四章 第一节光的折射学案 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 142.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-29 13:03:18 | ||
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文档简介
4.1光的折射
【学习目标】
1.理解光的折射定律，并能用来解释和计算有关问题.
2.理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系，并会进行相关计算．
【学习重难点】
理解光的折射定律，知道折射率与光速的关系，并会进行相关计算．
【课前自主学习】
一、折射定律
1．折射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的
时，一部分光 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 ，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是比例常数，它与入射角、折射角的大小 ，只与 有关)
3．光路的可逆性：在光的反射和折射现象中，光路都是 .
4．折射角与入射角的大小关系
当光从真空斜射入介质时，入射角 折射角；当光从介质斜射入真空时，入射角 折射角；当光垂直射入介质时，光 偏折。
二、折射率
1．定义：光从 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，叫作这种介质的 ，简称折射率，用字母 表示．即n＝.
2．物理意义：反映介质的 性质的物理量．
3．折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在 的传播速度c与光在 中的传播速度v之比，即n＝ ．
4．特点：由于c＞v，故任何介质的折射率n都 (填“大于、小于或等于”)1.
【课堂合作探究】
一、折射定律
【情景设问】河中有一条小鱼，某时刻小鱼的实际深度为H，一人从水面上方往水中看，他感觉到的小鱼的深度为多深？
总结：
1．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，一部分光的现象．
2．折射定律
(1)内容：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，即.
(2)在光的折射现象中，光路是的．
【例1】如图所示，光线以入射角θ1从空气射向玻璃表面时入射角的正弦与折射角的正弦的比值n12＝。
(1)当入射角θ1＝45°时，反射光线与折射光线的夹角θ为多大？
(2)当入射角θ1为多大时，反射光线和折射光线垂直？
二、折射率
【问题】光在不同介质中的传播速度与什么有关？
总结：
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，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫作这种介质的绝对折射率，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大于1.
【例2】真空中有一半径为R＝5 cm、球心为O、质量均匀分布的玻璃球，其球心O的横截面如图所示．一单色光束SA从真空以入射角θ1在玻璃球表面的A点射入玻璃球，又从玻璃球表面的B点射出．已知∠AOB＝120°，该光在玻璃中的折射率为，光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，求：
(1)入射角θ1的值；
(2)该光束在玻璃球中的传播时间t.
【针对训练】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．已知玻璃半圆截面的半径为R，OA＝，OP＝R.求玻璃材料的折射率．
三、测定玻璃的折射率
【问题】根据光的折射定律，测量玻璃折射率的关键是想办法测量出入射角和折射角，为此必须要确定出一条光路。那么怎样确定光路呢？
【例3】.如图所示，某同学在“测量玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′.O为直线AO与aa′的交点．在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针．
(1)该同学接下来要完成的必要步骤有________．
A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像
B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像
C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3
D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像
(2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′.测量图中角α和β的大小，则玻璃砖的折射率n＝________.
(3)如下图所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽．若其他操作正确，则折射率的测量值________准确值(选填“大于”“小于”或“等于”)．
【知识巩固提升】
1、（多选）关于折射率，下面说法正确的是（ ）
A．根据n＝.可知，介质的折射率与入射角正弦成正比，与折射角正弦成反比
B．介质中的光速由介质的折射率决定
C．由n=c/v可知，介质的折射率与介质中的光速成反比
D．光由一种介质进入另一种介质时，频率不变
2、关于光的折射现象，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．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、(多选)如图所示，光在真空和某介质的界面MN上发生折射，由图可知( )
A．光是从真空射入介质的
B．光是由介质射入真空的
C．介质的折射率为
D．反射光线与折射光线的夹角为90°
4、(多选)如图所示，一单色光由介质Ⅰ射入介质Ⅱ，在界面MN上发生偏折．则
A．该光在介质Ⅰ中传播的速度大
B．该光在介质Ⅱ中传播的速度大
C．该光在介质Ⅰ中和介质Ⅱ中传播的速度之比为∶1
D．该光在介质Ⅱ中和介质Ⅰ中传播的速度之比为∶1
5、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．(真空中的光速c＝3.0×108 m/s)
(1)画出折射光路图；(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度大小;
(3)当入射角变为45°时，折射角的正弦值为多大？
【学习目标】
1.理解光的折射定律，并能用来解释和计算有关问题.
2.理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系，并会进行相关计算．
【学习重难点】
理解光的折射定律，知道折射率与光速的关系，并会进行相关计算．
【课前自主学习】
一、折射定律
1．折射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的
时，一部分光 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 ，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是比例常数，它与入射角、折射角的大小 ，只与 有关)
3．光路的可逆性：在光的反射和折射现象中，光路都是 .
4．折射角与入射角的大小关系
当光从真空斜射入介质时，入射角 折射角；当光从介质斜射入真空时，入射角 折射角；当光垂直射入介质时，光 偏折。
二、折射率
1．定义：光从 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，叫作这种介质的 ，简称折射率，用字母 表示．即n＝.
2．物理意义：反映介质的 性质的物理量．
3．折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在 的传播速度c与光在 中的传播速度v之比，即n＝ ．
4．特点：由于c＞v，故任何介质的折射率n都 (填“大于、小于或等于”)1.
【课堂合作探究】
一、折射定律
【情景设问】河中有一条小鱼，某时刻小鱼的实际深度为H，一人从水面上方往水中看，他感觉到的小鱼的深度为多深？
总结：
1．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，一部分光的现象．
2．折射定律
(1)内容：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，即.
(2)在光的折射现象中，光路是的．
【例1】如图所示，光线以入射角θ1从空气射向玻璃表面时入射角的正弦与折射角的正弦的比值n12＝。
(1)当入射角θ1＝45°时，反射光线与折射光线的夹角θ为多大？
(2)当入射角θ1为多大时，反射光线和折射光线垂直？
二、折射率
【问题】光在不同介质中的传播速度与什么有关？
总结：
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，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫作这种介质的绝对折射率，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大于1.
【例2】真空中有一半径为R＝5 cm、球心为O、质量均匀分布的玻璃球，其球心O的横截面如图所示．一单色光束SA从真空以入射角θ1在玻璃球表面的A点射入玻璃球，又从玻璃球表面的B点射出．已知∠AOB＝120°，该光在玻璃中的折射率为，光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，求：
(1)入射角θ1的值；
(2)该光束在玻璃球中的传播时间t.
【针对训练】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．已知玻璃半圆截面的半径为R，OA＝，OP＝R.求玻璃材料的折射率．
三、测定玻璃的折射率
【问题】根据光的折射定律，测量玻璃折射率的关键是想办法测量出入射角和折射角，为此必须要确定出一条光路。那么怎样确定光路呢？
【例3】.如图所示，某同学在“测量玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′.O为直线AO与aa′的交点．在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针．
(1)该同学接下来要完成的必要步骤有________．
A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像
B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像
C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3
D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像
(2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′.测量图中角α和β的大小，则玻璃砖的折射率n＝________.
(3)如下图所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽．若其他操作正确，则折射率的测量值________准确值(选填“大于”“小于”或“等于”)．
【知识巩固提升】
1、（多选）关于折射率，下面说法正确的是（ ）
A．根据n＝.可知，介质的折射率与入射角正弦成正比，与折射角正弦成反比
B．介质中的光速由介质的折射率决定
C．由n=c/v可知，介质的折射率与介质中的光速成反比
D．光由一种介质进入另一种介质时，频率不变
2、关于光的折射现象，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．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、(多选)如图所示，光在真空和某介质的界面MN上发生折射，由图可知( )
A．光是从真空射入介质的
B．光是由介质射入真空的
C．介质的折射率为
D．反射光线与折射光线的夹角为90°
4、(多选)如图所示，一单色光由介质Ⅰ射入介质Ⅱ，在界面MN上发生偏折．则
A．该光在介质Ⅰ中传播的速度大
B．该光在介质Ⅱ中传播的速度大
C．该光在介质Ⅰ中和介质Ⅱ中传播的速度之比为∶1
D．该光在介质Ⅱ中和介质Ⅰ中传播的速度之比为∶1
5、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．(真空中的光速c＝3.0×108 m/s)
(1)画出折射光路图；(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度大小;
(3)当入射角变为45°时，折射角的正弦值为多大？