物理人教版（2019）选择性必修第一册4.1光的折射（共34张ppt）

(共34张PPT)
第四单元 《光》
4.1 光的折射
一、驱动问题
“万华镜旋之空”是一种罕见的大气现象，堪称冰晕中的极品。
2022年，新疆博尔塔拉蒙古自治州境内的赛里木湖景区出现了罕见冰晕奇观，多种冰晕如万花筒般交织在空中，复杂的虹、幻日、光晕同时出现，持续了近一个半小时。
这种如万花筒般交织在空中复杂的虹、幻日、光晕同时出现壮观又神奇。
冰晕本身就不可预测，转瞬即逝，这种组合冰晕更是可遇不可求。你知道它的形成原因吗？
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一、驱动问题
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万华镜旋之空
二、光的反射
界面
入射光线
反射光线
法线
入射角
反射角
光的反射：光被两种介质的界面反射回原来的介质中
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
二、光的发射
认真观察实验，光从玻璃中入射到空气中，发生了什么现象？
一部分反射了反射，
一部分传播到空气中
光的折射有什么规律？
三、光的折射
1.光的折射
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。
N
N′
空气
玻璃
i
r
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)当光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角
(4)当光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角
(5)当入射角增大时，折射角也随着增大
2.光的折射定律
N
N′
空气
玻璃
i
r
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
入射角与折射角有什么定量关系呢？
三、光的折射
三、光的折射
以光从空气射入玻璃为例，折射角和入射角的关系
入射角i
10
30
40
50
60
70
80
折射角r
6.6
19.5
25.4
30.7
35.3
38.8
41.1
i / r
1.51
1.54
1.57
1.63
1.70
1.80
1.95
sini/sinr
1.51
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
实验结论：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比
如果将玻璃换成其它介质，入射角和折射角的正弦之比是否具有相同的结论？
sini/sinr
1.51
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
入射角i
10
20
30
40
50
60
70
80
折射角r
6.6
13.2
19.5
25.4
30.7
35.3
38.8
41.1
玻璃
水
折射角r
7.5
14.9
22.1
28.9
35.2
40.6
45
47.8
sini/sinr
1.33
1.33
1.33
1.33
1.33
1.33
1.33
1.33
金刚石
折射角r
4.1
8.1
11.9
15.4
18.5
21
22.9
24
sini/sinr
2.42
2.43
2.42
2.42
2.41
2.42
2.41
2.42
总结：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。
三、光的折射
三、光的折射
斯涅耳
1621 年，荷兰数学家斯涅耳在分析了大量实验数据后，找到了两者之间的关系，并把它总结为光的折射定律。
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:
三、光的折射
说明：
（1）折射现象中光路是可逆的；
（2）光的传播方向:光从一种介质进入另一种介质时,传播方向一般要发生变化。并非一定变化,当光垂直界面入射时,传播方向就不发生变化。
（3）光的传播速度:光从一种介质进入另一种介质时,传播速度一定发生变化,当光垂直界面入射时,光的传播方向虽然不变,但也属于折射,光传播的速度发生变化。
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四、折射率
发生海市蜃楼的条件是什么？
四、折射率
（一）思考与讨论
你还能发现什么规律？
常数与介质有关系，是一个反映介质的光学性质的物理量。常数越大，光线以相同入射角从真空斜射入这种介质时偏折的角度越大。
四、折射率
（二）折射率
说明：（1）n的大小与θ1和θ2无关，与介质和入射光的频率有关，对于确定的介质，n是定值，不能说n∝sinθ1或n∝1/sinθ2
（2）折射率无单位，任何介质的折射率皆大于1。
2.定义式:
（3）折射率反映介质对光的偏折作用，n越大光线偏折越厉害。
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，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。用符号 n 表示。
四、折射率
说明：(4)光从一种介质进入另一种介质时,折射角与入射角的大小关系不要一概而论,要视两种介质的折射率大小而定。
(5)当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时,入射角大于折射角,当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时,入射角小于折射角。
（二）折射率
典例选讲：
【例题】如图一个储油桶的底面直径与高均为d．当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶低上的点C，CB两点距离d/4．求油的折射率和光在油中传播的速度。
Ｂ
Ａ
d
C
O
D
N
Nˊ
θ2
解：
方法分析：
解决光的反射、折射问题的方法：
五、实验：测定玻璃的折射率
（一）实验思路
玻璃是一种透明介质，光从空气入射到玻璃的界面上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？
思路：选取一块玻璃砖按在白纸上，作出玻璃砖的轮廓，然后作出入射玻璃砖的光线和出射玻璃砖的光线，最后连接入射点和出射点的光线，这就是折射光线。最后测出入射角和折射角的大小，代入公式就可以得出答案。
五、实验：测定玻璃的折射率
（一）实验思路：
如何作出入射光线和出射光线？
在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O的法线NN′，画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针，在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′，再在另一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3、P2、P1的像，记下P3、P4位置；
五、实验：测定玻璃的折射率
（二）实验方案
请设计出实验方案，并与其他同学交流？
五、实验：测定玻璃的折射率
（三）数据分析
如何进行数据分析才能得出结论？
1．平均值法
算出不同入射角时的比值 ，最后求出在几次实验中所测的 平均值，即为玻璃砖的折射率。
2．图象法
以sin θ1值为横坐标、以sinθ2值为纵坐标，建立直角坐标系，如图1所示。描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线。求解图线斜率k，则 ，故玻璃砖折射率 。
五、实验：测定玻璃的折射率
（三）数据分析
如何进行数据分析才能得出结论？
3．作图法
在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点、OO′(或OO′的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长，如图 2所示。由于 ， ，且CO＝DO，所以折射率 。
五、实验：测定玻璃的折射率
（四）注意事项
做该实验时需要注意什么事项？
(1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间，P2与O点之间，P3与P4之间，P3与O′点之间距离要稍大一些。
(2)入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小。
(3)在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面。更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。
(4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。
(5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上。若宽度太小，则测量误差较大。
五、实验：测定玻璃的折射率
（四）注意事项
哪些原因会导致实验有误差？
(1)入射光线和出射光线确定得不够精确，因此要求插大头针时，两大头针间距应适当大一些。
(2)入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差。
课堂小结
光的折射
折射定律：
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：
折射率
公式：
测定玻璃的折射率
实验：
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，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。用符号 n 表示。
课堂反馈
B
课堂反馈
课堂反馈
D
课堂反馈
课堂反馈
C
课堂反馈
课堂反馈
4．有一束单色光从A穿过B再折向C，如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．介质B的折射率最大
B．介质C的折射率最大
C．光在介质B中的速度最小
D．光在介质C中的速度最大
B
课堂反馈
本课时结束
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