4. 1光的折射定律课件(共25张PPT) 高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册

(共25张PPT)
第一节 光的折射定律
第四章 光及其应用
学习目标
1. 通过观察实验，了解光的折射现象；能规范做光路图；
2. 通过对实验数据得分析，探究折射角和入射角的关系并归纳折射定律；
3. 知道折射率与光速的关系，并能用其进行计算。
光的传播
观察图中现象，说一说光遇到不同介质的分界面时是怎样传播的？
一部分被反射回原来的介质中，发生光的＿反射＿
另一部分进入不同介质后偏向另一个方向传播，发生光的＿折射＿
回顾光的反射
1.光的反射定律：反射光线与入射光线、法线处于＿＿＿＿＿；反射光线和入射光线分别位于＿＿＿＿＿；反射角＿＿入射角。
2. 光的反射分类：＿＿反射和＿反射。
同一平面内
法线的两侧
等于
镜面
漫
人类对光的折射的研究历程
托勒密：在入射角很小的情况下，折射角和入射角成正比。
开普勒：托勒密的结论只有在入射角小于30o角时才成立。
斯涅尔：在不同的介质里，入射角和折射角的余割之比总是相同的值。
笛卡尔：入射角和折射角的正弦之比是一个常数。
一、光的折射定律
【实验与探究】入射角与折射角之间的关系
将半圆形玻璃砖放在适当位置，打开激光演示仪，让激光器发出的一束激光照在半圆形透明玻璃砖的直面上。改变入射角，观察折射角、入射角的变化情况。
一、光的折射定律
一、光的折射定律
【实验与探究】入射角与折射角之间的关系
入射角θ1 折射角θ2 θ1/θ2 sinθ1/ sinθ2
10° 6.7° 1.50 1.49
20° 13.3° 1.50 1.49
30° 19.6° 1.53 1.49
40° 25.2° 1.59 1.51
50° 30.7° 1.63 1.50
60° 35.1° 1.67 1.51
70° 38.6° 1.81 1.50
80° 40.6° 1.97 1.51
实验表明：入射角的正弦值与折射角的正弦值之比是一个常数。
一、光的折射定律
1.折射现象：光从一种介质射入到另一种介质时传播方向发生改变的现象叫作光的折射。
2.折射定律：
(1)内容：当光线从空气射入介质时，发生折射，
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∠i
的正弦值与折射角∠r的正弦值成正比。
(2)公式：＿＿＿＿＿＿。
(3)特点：在光的折射现象中，光路是可逆的。
二、折射率
1.定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比n，叫做这种介质的折射率。
3.意义：折射率反映介质对光的偏折作用大小。折射率越大，对光的偏折程度越明显；反之越弱。
2.公式：＿＿＿＿＿；
二、折射率
【说明】
　　①介质的折射率是由＿介质＿本身性质决定的，而与入射角i、折射角r均＿无关＿；对于不同的介质，折射率的值是＿不同＿的。
②真空的折射率为1，所有介质的折射率都大于1。
③空气的折射率≈1，所以一般把光从空气射入某种介质时入射角正弦与折射角正弦之比也当做是这种介质的折射率。
三、折射率与光速
　 研究表明，光在不同折射率的介质中传播速度也不同。
光在某介质中的速度v与该介质折射率n的关系：
（ c为光在真空中的速度）
＿红光＿的折射率最小，传播速度最大，＿紫光＿的折射率最大，传播速度最小。
　 结合左图分析，七色光中谁的传播速度最大，谁的速度最小？
1.“铅笔弯折之谜”
空气
水
A
A
界面
四、利用光的折射解释实际问题
硬币
空气
水
人在水上看到物体像，比实际物体位置偏上，感觉水比较浅。
2.水中硬币
四、利用光的折射解释实际问题
【解释】因为我们看到的是鱼的虚像，真正的鱼在像的下方，所以只有瞄准鱼的下方才能把鱼叉到。
3.鱼在哪里
四、利用光的折射解释实际问题
4.海市蜃楼
四、利用光的折射解释实际问题
【解释】由于空气疏密发生变化而折射，逐渐向地面弯曲，进入观察者眼中，于是就看到地平线以外的景物了。
课堂练习
1.光线以30°的入射角从玻璃射向空气，它的反射光线与折射光线成90 °夹角，则玻璃的折射率为______。
r
β
⌒
⌒
i
⌒
玻璃
空气
课堂练习
2.一条光线以40°的入射角从真空射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，折射光线与反射光线的夹角可能是(　　)
A.小于40°
B.在50°~100°之间
C.在100°~140°之间
D.大于140°
C
课堂练习
3.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,折射角的正弦值是多大
(4)当入射角增大或减小时,玻璃的折射率是否变化
解析 (1)由题意知入射角θ1=60°,反射角θ'=60°,折射角θ2=180°-60°-90°=30°,光路图如图所示。
(4)折射率不会变化,折射率由介质和入射光线的频率决定,跟入射角的大小无关。
课堂练习
4.如图，截面为矩形的玻璃砖的厚度为L，现测得该玻璃砖的折射率为1.73。若光从上表面射入，入射角i为60°，求：
（1）从下表面射出玻璃砖的光线相对于入射光线的侧移 d。
（2）光在玻璃中传播的时间 t。
[课本96页第3题]一个大游泳池，池底是水平面，池中水深1.2m，有一直杆竖直插入池底，恰好有一半露出水面，太阳光以与水平面成37°角射在水面上，测得直杆在池底的影长是2.5m，求水的折射率是多少？
解：
[课本96页，第5题]（2017·全国卷Ⅱ）一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形，容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示，容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率n.
答案　1.55
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方法技巧——解决光的折射问题的思路
(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、折射角均以法线为标准。
(3)利用折射定律、折射率公式求解。
(4)注意：在折射现象中光路是可逆的。