人教版(2019)新教材高中物理选择性必修1 4.1 光的折射(1)课件(共76张PPT)

(共76张PPT)
光的反射和折射
光的传播
理想模型
为了表示光的传播情况，我们通常用一条带有箭头的直线表示光传播的径迹和方向。这样的直线叫做光线。
光束→光线
光的传播
从一种介质进入另一种介质
同种不均匀介质
同种均匀介质
光的传播
从一种介质进入另一种介质
同种均匀介质
同种不均匀介质
光的传播
从一种介质进入另一种介质
同种均匀介质
同种不均匀介质
光的传播
从一种介质进入另一种介质
光沿直线传播
同种均匀介质
同种不均匀介质
光沿直线传播
在同种均匀介质中
影子的形成
小孔成像
光的传播
从一种介质进入另一种介质
光沿直线传播
同种均匀介质
同种不均匀介质
？
水槽内装有浓度不均匀的液体，相同深度处的液体浓度基本相同，不同深度处浓度不等；当激光照射到浓度不均匀的液体中，会发生什么现象呢？
光的传播
从一种介质进入另一种介质
光线发生弯折
光沿直线传播
同种均匀介质
同种不均匀介质
太阳
地球
大气层
光的传播
从一种介质进入另一种介质
光线发生弯折
光沿直线传播
同种均匀介质
同种不均匀介质
光的传播
从一种介质进入另一种介质
光线发生弯折
光沿直线传播
同种均匀介质
折射现象
反射现象
同种不均匀介质
光的反射和折射
法线
(Normal)
入射光线
（Incident Ray）
反射光线（Reflected Ray）
折射光线（Reflacted Ray）
反射光线、入射光线分居法线两侧
反射光线、入射光线与法线在同一平面内
反射角等于入射角
光的反射定律
“分居两侧”
反射光线、入射光线分居法线两侧
反射光线、入射光线与法线在同一平面内
反射角等于入射角
光的反射定律
反射光线、入射光线与法线在同一平面内
反射光线、入射光线分居法线两侧
反射角与入射角
光的反射定律
？
实验探究： 反射角与入射角的关系
入射角i 反射角i ’
10° 10°
20° 20°
30° 30°
40° 40°
50° 50°
60° 60°
70° 70°
80° 80°
多次改变入射角，
记录下相应的反射角。
反射角等于入射角
当光线垂直入射到界面时，传播方向不变。
反射光线、入射光线分居法线两侧
反射光线、入射光线与法线在同一平面内
反射角等于入射角
垂直入射时，反射光线、法线、入射光线三线重合
光的反射定律
像与物关于镜面对称
实像与虚像
成像原理
承接方式
实际光线
会聚而成
实际光线反向
延长线相交而成
能够呈现
在光屏上
不能呈现
在光屏上
实像
虚像
测量视力时，要求人距离视力表5米，但如果诊室太小，房间可利用的宽度只有3米，怎么办呢？
视力表
平面镜
3m
1m
3m
5m
视力表的虚像
光的传播
从一种介质进入另一种介质
光线发生弯折
光沿直线传播
同种均匀介质
折射现象
反射现象
反射定律
同种不均匀介质
平面镜成像
虚像
光的传播
从一种介质进入另一种介质
光线发生弯折
光沿直线传播
同种均匀介质
折射现象
反射现象
反射定律
同种不均匀介质
平面镜成像
虚像
折射定律
折射定律
折射光线、入射光线分别位于法线两侧；
折射光线与入射光线、法线处在同一平面内；
折射角与入射角的关系。
“分居两侧”
折射定律
折射光线、入射光线分别位于法线两侧；
折射光线与入射光线、法线处在同一平面内；
折射角与入射角的关系。
“分居两侧”
折射定律
折射光线、入射光线分别位于法线两侧；
折射光线与入射光线、法线处在同一平面内；
折射角与入射角的关系。
实验探究：折射角与入射角的关系
多次改变入射角，
记录下相应的折射角。
入射角 i 折射角 r
10° 7.5°
20° 15°
30° 22°
40° 29°
50° 35°
60° 40.5°
70° 45°
80° 48°
折射角随入射角的增大而增大
猜想
偏折角
入射角 i 折射角 r
10° 7.5°
20° 15°
30° 22°
40° 29°
50° 35°
60° 40.5°
70° 45°
80° 48°
猜想1：偏折角会不会是个定值呢？
i – r =定值？
猜想1：偏折角会不会是个定值呢？
入射角 i 折射角 r 偏折角 i - r
10° 7.5° 2.5°
20° 15° 5°
30° 22° 8°
40° 29° 11°
50° 35° 15°
60° 40.5° 19.5°
70° 45° 25°
80° 48° 32°
偏折角
×
i – r =定值？
猜想2：入射角和折射角是否成正比？
入射角 i 折射角 r
10° 7.5°
20° 15°
30° 22°
40° 29°
50° 35°
60° 40.5°
70° 45°
80° 48°
入射角 i 折射角 r i / r
10° 7.5° 1.33
20° 15° 1.33
30° 22° 1.36
40° 29° 1.37
50° 35° 1.42
60° 40.5° 1.48
70° 45° 1.55
80° 48° 1.66
×
猜想2：入射角和折射角是否成正比？
探究：入射角和折射角的正弦值是否有关系？
入射角 i 折射角 r sin i sin r
10° 7.5° 0.174 0.131
20° 15° 0.342 0.259
30° 22° 0.5 0.375
40° 29° 0.643 0.485
50° 35° 0.766 0.574
60° 40.5° 0.866 0.649
70° 45° 0.939 0.707
80° 48° 0.985 0.743
入射角 i 折射角 r sin i sin r sin i / sin r
10° 7.5° 0.174 0.131 1.33
20° 15° 0.342 0.259 1.32
30° 22° 0.5 0.375 1.33
40° 29° 0.643 0.485 1.33
50° 35° 0.766 0.574 1.33
60° 40.5° 0.866 0.649 1.33
70° 45° 0.939 0.707 1.33
80° 48° 0.985 0.743 1.33
光的折射实验最早可以追溯到古希腊，早在公元140年，天文学家托勒密专门做了光从空气到水中发生偏折的实验。
托勒密得到的结论是：
折射角与入射角成正比。
直到1621年，荷兰数学家斯涅耳在分析了大量实验数据后，发现入射角的正弦与折射角的正弦成正比！
折射定律（斯涅耳定律）
折射光线与入射光线、法线处在同一平面内；
折射光线、入射光线分别位于法线两侧；
入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
其他介质
？
光从空气射入玻璃
入射光线
反射光线
折射光线
O
多次改变入射角，
记录下相应的折射角。
光从空气射入玻璃
入射角 i 折射角 r sin i sin r sin i / sin r
10° 6.7° 0.174 0.117 1.49
20° 13.3° 0.342 0.230 1.49
30° 19.6° 0.5 0.336 1.49
40° 25.2° 0.643 0.426 1.51
50° 30.7° 0.766 0.511 1.50
60° 35.1° 0.866 0.575 1.51
70° 38.6° 0.939 0.624 1.50
80° 40.6° 0.985 0.651 1.51
实验：光从空气射入玻璃
介质不同，比值不同
这说明这个比值常数反应了不同介质本身的光学性质！
真空
介质
家里的透光介质
几种介质的折射率
几种介质的折射率
几种介质的折射率
几种介质的折射率
几种介质的折射率
折射率的不同反映了光在不同介质中的传播情况不同
光传播的速度
光在真空中的传播速度约是
c =3×108m/s
光在介质中的传播速度又是多少呢？
介质 光速
空气 稍小于真空中的速度
水 约为真空中的3/4
玻璃 约为真空中的2/3
当光从真空（空气）射入某种介质发生折射时：
光在不同介质中的速度不同，
这才是光发生折射的真正原因！
光路可逆
光的反射
光的折射
光路可逆
生活中的折射现象
折射成像光路图
生活中的折射现象
动物界的“物理达人” 射水鱼
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，恰好看到桶底上的点C，B、C两点相距 d/4。求油的折射率和光在油中传播的速度。
（1）求油的折射率
（2）求光在油中传播的速度
《康熙几暇格物编·蒙气》中记载:“正如置钱碗底,远视若无,及盛满水时,则钱随水光而显现矣。”
太阳的实际位置
A
太阳的视位置
地平线
介质1→介质2
请大家思考这样一个问题：光从介质1射入介质2（两者都不是真空）可能有几种折射的情况呢？
？
v1大于v2：
v1等于v2：
v1小于v2：
几何光学三大基本规律
折射定律
光的直线传播
反射定律
折射率
折射现象
折射本质
相对折射率
前面我们举过大气层的例子，越接近地面大气的浓度越高，其折射率也越大，有同学会认为折射率和密度是一回事，是这样的吗？
辨析概念
将一根玻璃棒放入水中
将一根玻璃棒放入油中
如果我们先把油和水混合在一起，再把玻璃棒放入，又会发生什么现象呢？