4.1光的折射 （导学案）2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

4.1光的折射导学案
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(重点)。
2.理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系，会进行相关计算(重难点)。
一、光的折射现象和折射定律
如图所示为探究光从空气斜射入某种透明介质发生折射的实验装置，得到的实验数据如下表，请分析表格中的数据并思考以下问题：
入射角θ1(°) 折射角θ2(°)
10 6.7 1.49 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 1.51
60 35.1 1.71 1.51
70 38.6 1.81 1.51
80 40.6 1.97 1.51
(1)随着入射角的增大，折射角怎样变化？光线的偏折程度怎样变化？
(2)当入射角与折射角发生变化时，有没有保持不变的量(误差允许范围内)
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知识梳理：
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____________时，一部分光________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______________内，反射光线与入射光线分别位于________的两侧；反射角________入射角。
2．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____________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________________内，折射光线与入射光线分别位于________________；________________与________________成正比，即＝n12(式中n12是比例常数)。
光的折射定律的三个关键词：“同平面”“线两旁”“成正比”。
(3)在光的折射现象中，光路是________的。
思考与讨论：
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？
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2．发生光的折射时(倾斜入射)，折射角一定小于入射角吗？
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3．当光发生折射时，折射角增大为原来的2倍，入射角也增加为原来的2倍，这种说法对吗？为什么？
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二、折射率
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，如图所示，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？
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知识梳理：
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，即n＝。
2．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＝________。
思考与讨论：
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光速相同？属于折射吗？
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深化总结：
1．对折射率的理解
(1)折射率
n＝，θ1为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而θ2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角。
(2)折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关，与介质的密度没有必然联系。
2．折射率与光速的关系
(1)光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，光在真空中的传播速度c最大，在其他介质中的传播速度都小于c。
(2)由n＝知，某种介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越小。
答案：
一、(1)折射角增大　光线的偏折程度变大
(2)入射角的正弦和折射角的正弦之比保持不变
知识梳理
1．(1)分界面　返回　
(2)同一平面　法线　等于
2．(1)分界面　
(2)同一平面　法线的两侧　入射角的正弦　折射角的正弦　
(3)可逆
思考与讨论
1．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。
2．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。
3．不对。由折射定律可知，当介质一定时，入射角的正弦与折射角的正弦成正比，而并非两角成正比。
二、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。
知识梳理
1．入射角的正弦　折射角的正弦
2．真空　
思考与讨论
不能。虽然在这种情况下，光线不偏折，但n＝仍成立，即光在介质中的传播速度仍比真空中的光速小，仍然属于折射。