4.1 光的折射课件 (共34张PPT) 鲁科版(2019)选择性必修第一册

(共34张PPT)
第四章　光
1
光的折射
1
理解光的反射定律和折射定律，理解折射率的定义及其与光速的关系，并能用来进行有关计算.
2
知道光在反射和折射时的光路可逆.会依据光的反射定律和折射定律作出光路图.
重点
难点
我们生活在一个充满光的世界。人类渴望光明，生物需要阳光，人类的感觉器官接收到的信息中，有90%的是通过眼睛。现在光学已经成为物理学的重要组成部分，在生活、生产和科学技术中有广泛的应用，光学是现代高科技领域中最前沿的科学之一。
美到窒息的光学实验
射水鱼在水中能准确射中水面上不远处的小昆虫。水中的鱼看到小昆虫在什么位置？是在昆虫实际位置的上方还是下方？
反射定律和折射定律
阳光照射水面时，我们能够看到水中的鱼和草，同时也能看到太阳的倒影.这说明了什么？
光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光返回到空气中.
光的折射
光的反射
1.光的反射
(1)反射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光返回到第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.
界面
入射光线
反射光线
法线
入射角
反射角
光路是可逆的
观察折射现象视频，总结折射规律
N
N′
空气
水
O
A
B
界面
法线
入射光线
折射光线
入射角
折射角
(
(
反射光线
①折射光线、入射光线、法线在同一平面内
②折射光线和入射光线分居法线两侧
③当入射角增大时，折射角也随着增大
④当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角
⑤垂直入射时，传播方向不发生改变
折射角与入射角有什么定量关系呢？
以光从空气射入玻璃为例
入射角θ1
10
30
40
50
60
70
80
折射角θ2
6.6
19.5
25.4
30.7
35.3
38.8
41.1
1.51
1.54
1.57
1.63
1.70
1.80
1.95
1.51
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
结论：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比
n（n为常数）
空气→水 空气→金刚石
入射角θ1 折射角θ2 折射角θ2
10 7.5 1.33 4.1 2.42
20 14.9 1.33 8.1 2.43
30 22.1 1.33 11.9 2.42
40 28.9 1.33 15.4 2.42
50 35.2 1.33 18.5 2.41
60 40.6 1.33 21 2.42
70 45 1.33 22.9 2.41
80 47.8 1.33 24 2.42
结论：光从一种介质进入到另一种介质时，总有入射角的正弦与折射角的正弦之比相等。
(1)折射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光进入第2种介质的现象.
(2)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(式中n12是比例常数).
(3)在光的折射现象中，光路是可逆的.
(4)光的折射定律是由荷兰数学家斯涅尔总结得出的.
科学足迹
2.光的折射
生活中的折射现象
海市蜃楼
雨过天晴时，常在天空出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小水珠折射而成的
落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况。
1.“铅笔弯折之谜”
空气
水
A
A
界面
利用光的折射解释实际问题
水中鱼的实际位置比看上去的要深
渔民怎样才能叉到鱼？
2.潭清疑水浅
光从一种介质进入另一种介质时，传播方向是否一定发生变化？
当光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向改变.垂直射入时，传播方向不变.
导练
1.(多选)关于光的折射，下列说法正确的是
A.折射光线一定在法线和入射光线所确定的平面内
B.入射光线和法线与折射光线不一定在一个平面内
C.入射角总大于折射角
D.光线从空气斜射入玻璃时，入射角大于折射角
√
√
根据折射定律，入射光线、折射光线和法线一定在同一平面内，A项正确，B项错误.
入射角不一定总大于折射角，C项错误.
光线从空气斜射入玻璃时，入射角大于折射角，D项正确.
2.(2021·广州中学检测)光线由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气中，O点是半圆形玻璃砖的圆心.下列四幅光路图中，可能正确的是
√
当光线从空气沿半径方向由圆弧面射入半圆形玻璃砖时，传播方向不发生改变，由玻璃砖射入空气时，折射角应大于入射角，反射角和入射角相等，反射光线沿半径方向射出，故A错误，B正确；
光线从空气由平直的边斜射入半圆形玻璃砖时，折射角应小于入射角，故C错误；
光线从空气垂直平直的边射入半圆形玻璃砖时，传播方向不发生改变，故D错误.
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)画出光路图；
答案　见解析图
光路图如图所示，其中AO为入射光线，OB为折射光线，OC为反射光线.
(2)当入射角变为45°时，折射角的正弦值为多大？
折射率
观察与思考
如图所示，当同一束单色光从空气斜射入某种介质时，无论入射角如何改变，入射角的正弦值和折射角的正弦值的比值总保持不变.但是，当该束光由空气以同一入射角斜射入不同的介质时，折射角却不同，入射角的正弦值和折射角的正弦值的比值也发生了变化，这说明什么？
这说明在光的折射现象中，入射角的正弦值与折射角的正弦值的比值与入射角和折射角的大小无关，与介质的种类有关.
(1)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，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率.
(2)定义式：
(3)物理意义：反映介质的光学性质的物理量.即反映介质对光的偏折作用大小.折射率越大，光的偏折程度越明显，反之越弱.
真空角
介质角
1.折射率
(1)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＝.
(2)理解：由于c＞v，故任何介质的折射率n都大于(填“大于”“小于”或“等于”)1.
2.折射率与光速的关系
思考与讨论
1.折射率的大小与入射角、折射角的大小有必然关系吗？折射率由哪些因素决定？
折射率n是反映介质光学性质的物理量，与入射角、折射角的大小无关.它的大小由介质本身和光的频率共同决定.
2.光从真空垂直界面射入某种介质中，光线不偏折，是否能说明在这种情况下，这种介质中的光速与真空中的光速相同？属于折射吗？
不能.虽然在这种情况下，光线不偏折，但n＝仍成立，即光速在介质中仍比在真空中小，仍然属于折射.
导练
4.如果光以同一入射角从真空斜射入不同介质，则折射率越大的介质
A.折射角越大，表示这种介质对光的偏折作用越大
B.折射角越大，表示这种介质对光的偏折作用越小
C.折射角越小，表示这种介质对光的偏折作用越大
D.折射角越小，表示这种介质对光的偏折作用越小
√
画出光路图如图所示.
其中一束光沿直线穿过玻璃，可知O点为圆心.
另一束光从A点沿直线进入玻璃，
设在半圆面上的入射点为B，入射角为θ1，折射角为θ2，
由几何关系可知：BP＝R，∠BPO＝∠BOP＝θ1＝30°，
则折射角θ2＝60°.
答案　1.58　1.9×108 m/s
因为底面直径与桶高相等，所以∠AON＝∠BON′＝45°
总结提升
应用反射定律和折射定律解题的步骤
(1)根据题意规范画出光路图.
(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、反射角、折射角均是光线与法线的夹角.
(3)利用反射定律、折射定律及几何规律列方程求解，必要时可利用光路可逆原理辅助解题.
光的折射
目标一：反射定律和折射定律
1.光的反射
2.光的折射定律：
目标二：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
2.
3.折射率与光速的关系： n＝