4.1 光的折射(共27张PPT)课件 2024-2025学年高二物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

(共27张PPT)
第四章 光的折射和全反射
第1节 光的折射
思考：把一块厚玻璃砖放在一支笔的前方，笔杆看起来好像错位了，你认为这是什么原因造成的呢？如何解释观察到的现象？
1.知道光的折射定律，了解并能解释生活中的折射现象。
2.理解折射率的概念，知道折射率越大，介质对光的偏折能力越强，偏折角越大。
3.理解折射率的定义及其与光速的关系，并能进行有关计算。
01 探究折射角和入射角的关系
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
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）
02 光的折射定律
A
空气
B
N
N'
O
水
1.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＝n(式中n是比例常数).
3.折射角与入射角的大小关系
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；当光垂直射入介质时，光不发生偏折。
2.光路可逆性：在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。
N
N'
介质1
介质2
O
4.光的折射定律是由荷兰数学家斯涅尔总结得出的,也叫斯涅耳定律。
如图 所示，透过玻璃砖看字母，字母会显得高一些。假设玻璃砖的厚度为H，玻璃的折射率 n = 1.5 。如果垂直于玻璃砖向下看，字母的视深是多少
解 ：光由玻璃进入空气，由光的折射定律
及几何关系
得
因为 OB 很靠近 OA，所以 OB ≈ OA，BD ≈ AD
因此
故垂直于玻璃砖向下看，字母的视深是
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.
几种介质的折射率
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. 真空的折射率为 1，空气的折射率近似为 1。
表示在真空中的入射角的正弦
表示在介质中折射角的正弦
03 折射率
3．物理意义
反映介质的光学性质的物理量。常数 n 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。
4.决定式（）
（1）某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比。
（2）由于光在真空中的传播速度 c 大于光在任何其他介质中的传播速度 v，因而任何介质的折射率 n 都大于 1。
5.对折射率的理解
（1）入射角和折射角的大小关系取决于两种介质的折射率。
（2）关于正弦值：入射角、折射角是可以改变的，但正弦值之比是一个常数。
（3）关于常数n：不同介质具有不同的常数，常数反映着该介质的光学特性。
（4）决定因素：折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。
6.光从真空射入任何介质时，sin i 都大于 sin ，即入射角总是大于折射角。
不同颜色的光在同一介质中的传播速度不同，折射率也不同
不同颜色的光频率不同，红光→紫光的频率升高
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
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，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距d/4。求油的折射率和光在油中传播的速度。
甲
没有油时刚好看到 B 点
乙
有油时沿同一方向看去可以看到 C 点
解： 因为底面直径与桶高相等，所以
∠AON ＝∠BON′＝ 45
由 ON′＝ 2CN′可知
sin ∠CON′＝ ＝
n ＝ ＝=＝ 1.58
因为n ＝ ，所以光在油中的传播速度
v ＝ ＝ m/s ＝ 1.9×108 m/s
因此，油的折射率
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.
1.折射现象中，下列说法正确的是（　　）
A.光从一种介质进入另一种介质时,一定会发生偏折
B.光从空气进入其他介质时,折射角大于入射角
C. 折射角一定小于入射角
D.光从一种介质进入另一种介质时,传播方向并非一定变化
D
2.如图所示的四幅图中，点是半圆形玻璃砖的圆心，一束光由空气进入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气，可能正确的是（　　）
D．
B．
A．
C．
B
3.关于折射率，下列说法中正确的是（　　）
A.根据n= 可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
B.根据n可知，介质的折射率可能为任何正数
C.根据n= 可知，介质的折射率等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比
D.以上说法都不对
C
光的折射
反射定律和折射定律
1.光的反射
2.光的折射定律：
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＝