4.1 光的折射定律 课件(共24张PPT)

(共24张PPT)
第四章 光及其应用
粤教版 选择性必修一
第一节 光的折射定律
新课导入
机械波：
声波、水波、绳波、地震波
电磁波：
光
新课导入
平静的水面映出花的倒影
水面相当于平面镜，水中倒影类似平面镜成像，均由于光的反射形成的虚像
一、光的反射定律
光的反射:
光在传播到不同介质的分界面时，在分界面上改变传播方向又返回原来介质中的现象。
光的反射是光在同一种介质中传播的现象！
界面
入射光线
反射光线
法线
入射角
反射角
1、反射光线与入射光线、法线在同一平面
2、反射光线和入射光线分居法线两侧
3、反射角等于入射角
光路可逆
新课导入
不仅可以看见花的倒影，
也能看到水中的景象。
有光从水中传播到我们眼睛里，也就是说：
光从一种介质传播到了另一种介质。
思考：我们是怎么看到水中的物体的？
二、光的折射定律
光的折射:
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生变化的现象。
光的折射是光在两种介质界面处传播的现象！
明确基本概念
两种现象是同时发生的
二、光的折射定律
折射定律和反射定律在形式上会相同吗？
折射光线与入射光线和法线是否在同一平面上？
折射光线与入射光线是否位于法线的两侧？
折射角与入射角是否相同？
√
√
×
二、光的折射定律
折射角和入射角存在什么关系呢？
光由空气射入水中时：
入射角 折射角
>
光由水中射入空气时：
入射角 折射角
光垂直射入时：
入射角 折射角
<
=
二、光的折射定律
光垂直入射
二、光的折射定律
入射角与折射角有什么定量关系呢？
二、光的折射定律
入射角的正弦和折射角的正弦成正比
斯涅耳定律
斯涅耳
二、光的折射定律
光的折射定律
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、入射角 的正弦值跟折射角r的正弦值成正比
玻璃
入射角(°) 折射角(°)
10 7.5
20 15
30 22
40 29
50 36
60 42
70 47
/
1.31
1.33
1.36
1.38
1.39
1.43
1.49
sin/sin
1.31
1.31
1.30
1.31
1.30
1.30
1.29
（光从空气射入水中）
光从空气射入水，入射角的正弦与折射角的正弦之比为定值，约为1.30
不同介质的n值不同，n越大光线偏折越厉害
（光从空气射入玻璃中）
入射角(°) 折射角(°)
10 6.7
20 13.3
30 19.6
40 25.2
50 30.7
60 35.1
70 38.6
/
1.50
1.50
1.53
1.59
1.63
1.71
1.81
sin/sin
1.49
1.50
1.50
1.51
1.50
1.50
1.50
光从空气射入玻璃，入射角的正弦与折射角的正弦之比为定值，约为1.50
三、折射率
说明：
(2)折射率无单位，真空的折射率为1，空气的折射率近似为1。任何介质的折射率皆大于1。
2.定义式：
1.定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角 i 的正弦值与折射角 r 的正弦值之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。
3.物理意义：反映介质对光的偏折作用，n越大光线偏折越厉害
(1)n与入射角、折射角大小无关，只与两种介质的性质和入射光的频率有关，对于确定的介质，n 是定值。
n
c
v
=
三、折射率
不同介质的折射率不同，是由光在不同的介质中的传播速度不同引起的
决定式
折射率越大，介质中波速越小
空气的折射率≈1（真空的折射率）
1、如图所示是光线以相同的入射角从空气射入三种不同介质时的折射情况，则在三种介质中光的传播速度最小的是（　　）
A．介质甲 B．介质乙 C．介质丙 D．三种介质均一样
C
课堂练习
课堂练习
2、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，则玻璃的折射率为多少？光在玻璃中的传播速度大小为多少？
r
i’
⌒
⌒
i
⌒
玻璃
空气
3、如图所示，单色光沿AO从空气射入水中，以O点为圆心，作两半径分别为R和r（R>r）的同心圆，大圆与入射光线相交于A，与折射光线相交于B，小圆与AO延长线相交于M，BM连线恰好和水平界面垂直，垂足为N，则下列说法正确的是（　　）
A．水的折射率
B．光线从空气中进入水中，频率变大了
C．光线在AO段的传播时间tAO的大于在OB段的传播时间tOB
D．由于数据不足，无法确定入射角和折射角的大小，故无法计算折射率
A
课堂练习
四、生活联系
大
小
光的色散
思考：为什么一束白光通过三棱镜后变成彩色光呢？
所有光在真空中的速度相同。但不同颜色的光，在同种介质中的速度_____
频率越高，折射率越大，波速越低，偏折越厉害（紫光）
不同
四、生活联系
彩虹的成因
四、生活联系
海市蜃楼的成因
真题演练
（2017·全国·高考真题）一直桶状容器的高为21，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．
（2017·全国·高考真题）一直桶状容器的高为21，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．
设液体的折射率为n，由折射定律： ①
②
③
联立①②③解得：
④
⑤
联立④⑤⑥解得：n=1.55
⑥
设从光源发出直射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1，在剖面内做光源相对于反光壁的镜像对称点C，连接CD，交反光壁于E点，由光源射向E点的光线，反射后沿ED射向D点；光线在D点的入射角为i2，折射角为r2
设液体的折射率为n，由折射定律：①
②
依题意：③
联立①②③解得：④
由几何关系：⑤
⑥
联立④⑤⑥解得：n=1.55