4.1 光的折射课件 (共23张PPT) 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修1
文档属性
| 名称 | 4.1 光的折射课件 (共23张PPT) 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 85.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-10-31 20:27:49 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
4.1 光的折射
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？
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
一、反射定律和折射定律
光的反射
(2)反射定律：
分界面
光路是可逆的
入射光线
反射光线
入射角
反射角
法线
(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.
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.
光的折射
(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.
分界面
入射光线
法线
折射光线
入射角
折射角
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当光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角
⑤垂直入射时，传播方向不发生改变
光路是可逆的
结论：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比.
即n（n为常数）
折射角与入射角的定量关系（以光从空气射入玻璃为例）
入射角θ1 折射角θ2
10 6.6 1.51 1.51
30 19.5 1.54 1.50
40 25.4 1.57 1.50
50 30.7 1.63 1.50
60 35.3 1.70 1.50
70 38.8 1.80 1.50
80 41.1 1.95 1.50
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。
(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).
科学足迹
光的折射
荷兰数学家斯涅尔
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
分界面
利用光的折射解释实际问题
S′
S
2.潭清疑水浅
实深
视深
1.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？
不一定。当光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向改变。垂直界面入射时，传播方向不变。
分界面
真空
介质
折射角
入射角
2.发生光的折射时(倾斜入射)，折射角一定小于入射角吗？
不一定。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。
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。
二、折射率
(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，_____________与
_____________之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率.
真空角
介质角
折射率
(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.
入射角的正弦
折射角的正弦
(2)定义式： n＝_______
折射率
说明：①绝对折射率n定义式中的θ1为真空(或空气)中的角。
②如图所示，“偏折的角度”是指折射光线与原来的入射光线的延长线之间的夹角，并不是折射角。
折射率与光速的关系
(1)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＝ 。
(2)理解：由于c＞v，故任何介质的折射率n都_____(选填“大于”“小于”或“等于”)1。
真空
大于
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？
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。
目标一：反射定律和折射定律
光的折射
目标二：折射率
绝对折射率（n>1）
定义式：n＝
折射率与光速的关系： n＝
反射定律
折射定律
不同介质
同种介质
两角相等
入射角
反射角
折射角
1.规律得出的过程：
2.正确规律的得出往往要经过曲折的过程，要经过实践的多次检验。
托勒密的实验数据记录非常详细、准确，只可惜欠缺数学眼光，致使结论的总结出现错误。而这个看来仅仅一步之遥的距离却又使人类经历了大约一千五百年的探索！
古希腊哲学家托勒密的结论：折射角与入射角成正比
荷兰数学家斯涅耳的结论：折射角与入射角的正弦成正比
折射定律
公元140年
1621年
4.1 光的折射
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？
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
一、反射定律和折射定律
光的反射
(2)反射定律：
分界面
光路是可逆的
入射光线
反射光线
入射角
反射角
法线
(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.
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.
光的折射
(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.
分界面
入射光线
法线
折射光线
入射角
折射角
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当光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角
⑤垂直入射时，传播方向不发生改变
光路是可逆的
结论：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比.
即n（n为常数）
折射角与入射角的定量关系（以光从空气射入玻璃为例）
入射角θ1 折射角θ2
10 6.6 1.51 1.51
30 19.5 1.54 1.50
40 25.4 1.57 1.50
50 30.7 1.63 1.50
60 35.3 1.70 1.50
70 38.8 1.80 1.50
80 41.1 1.95 1.50
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。
(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).
科学足迹
光的折射
荷兰数学家斯涅尔
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
分界面
利用光的折射解释实际问题
S′
S
2.潭清疑水浅
实深
视深
1.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？
不一定。当光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向改变。垂直界面入射时，传播方向不变。
分界面
真空
介质
折射角
入射角
2.发生光的折射时(倾斜入射)，折射角一定小于入射角吗？
不一定。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。
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。
二、折射率
(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，_____________与
_____________之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率.
真空角
介质角
折射率
(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.
入射角的正弦
折射角的正弦
(2)定义式： n＝_______
折射率
说明：①绝对折射率n定义式中的θ1为真空(或空气)中的角。
②如图所示，“偏折的角度”是指折射光线与原来的入射光线的延长线之间的夹角，并不是折射角。
折射率与光速的关系
(1)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＝ 。
(2)理解：由于c＞v，故任何介质的折射率n都_____(选填“大于”“小于”或“等于”)1。
真空
大于
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？
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。
目标一：反射定律和折射定律
光的折射
目标二：折射率
绝对折射率（n>1）
定义式：n＝
折射率与光速的关系： n＝
反射定律
折射定律
不同介质
同种介质
两角相等
入射角
反射角
折射角
1.规律得出的过程：
2.正确规律的得出往往要经过曲折的过程，要经过实践的多次检验。
托勒密的实验数据记录非常详细、准确，只可惜欠缺数学眼光，致使结论的总结出现错误。而这个看来仅仅一步之遥的距离却又使人类经历了大约一千五百年的探索！
古希腊哲学家托勒密的结论：折射角与入射角成正比
荷兰数学家斯涅耳的结论：折射角与入射角的正弦成正比
折射定律
公元140年
1621年