4.1 光的折射定律 课件(1)

课件51张PPT。第4章 光的折射与全反射第1节　光的折射定律 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练课标定位第
1
节　课标定位
学习目标：1.经历实验探究过程，理解光的折射定律．
2．知道折射率的意义，知道折射率与光速的关系．
3．能根据折射定律解释一些自然现象．
4．能应用折射定律分析视深问题．
5．会测定介质的折射率．
重点难点：1.理解光的折射定律．
2．掌握折射率的概念．课前自主学案一、折射角与入射角的定量关系
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____的现象．
2．入射角与折射角改变在如图4－1－1所示光路中
(1)MN表示____，PQ表示____．
(2)AO表示____光线，OB表示____光线．
(3)∠3为____角，∠1为____角．
(4)实验表明，当入射角增大时，折射角____．图4－1－1界面法线入射折射入射折射增大3．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____的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成____．即_______＝n.
4．光路可逆原理：在光的反射现象和折射现象中，光路都是____的．同一平面法线正比sini/sinr可逆思考感悟
如何使一束光进入水中而传播方向不发生变化？
提示：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生变化，而当光垂直界面入射时，光的传播方向不变，因此可以使光束垂直水面入射．二、折射率的意义
1．定义：光从____射入某种介质发生折射时，入射角i的____与折射角r的____之比用__表示．
2．定义式：n＝_______.
3．折射率与光速的关系
光在不同介质中的________不同，且都____光在真空中的传播速度；某种介质的折射率，等于__________的传播速度c与______________的传播速度v之比，即n＝____.真空正弦正弦sini/sinr传播速度小于光在真空中光在这种介质中n三、测量介质的折射率
1．在测量介质的折射率的实验中，作出的光路图如图4－1－2所示．图4－1－2图中AO为________，OE为________，NN′为____，i为______，r是______，玻璃折射率的表达式n＝______.
2．为减小实验误差，需多测几组数据，分别求出每一次的折射率，最后求出它们的______．入射光线折射光线法线入射角折射角平均值四、对折射现象的解释
1．水中的物体看起来比实际的要___，这是因为水的折射率____空气的折射率，光从水中射入空气时，折射角____入射角．
2．一束白光射入三棱镜时会发生____现象，这是因为不同颜色的光在同一介质中的________不同，折射率就____，其中红光的传播速度____，折射率____，经三棱镜后偏折程度最小，___光的传播速度最小，折射率最大，经三棱镜后偏折程度最明显．平常我们所说的某介质的折射率是指七种色光的平均折射率．浅大于大于色散传播速度不同最大最小紫核心要点突破一、对折射定律的进一步理解
1．内容理解：光线从一种介质进入另一种介质，传播方向发生改变的现象叫做光的折射．折射定律给出了入射光线、法线、折射光线三线的空间分布，即三线在同一个垂直于界面的平面内，且折射光线和入射光线分别位于法线两侧；给出了两角数量关系，即两角正弦之比是一个常数，不是两角之比是一个常数．入射角i和折射角r分别是入射光线和法线、折射光线和法线的夹角，而不是与界面的夹角．2．光线偏折的方向：如果光线从折射率(n1)小的介质射向折射率(n2)大的介质，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大(减小)折射角也会增大(减小)；如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于折射角，并且随着入射角的增大(减小)折射角也会增大(减小)．如图4－1－3所示．即光线的偏折情况与介质的性质有关．图4－1－3特别提醒：光从一种介质射入另一种介质时，传播方向一般发生变化(斜射)，但并非一定变化，当光垂直界面射入时，光的传播方向就不变化．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．关于光的折射，错误的说法是(　　)
A．折射光线一定在法线和入射光线所确定的平面内
B．入射光线和法线一定在一个平面内
C．入射角总大于折射角
D．光线从空气斜射入玻璃时，入射角大于折射角解析：选C.由光的折射定律知折射光线一定在法线和入射光线所确定的平面内，A、B都正确．入射角不一定大于折射角，C错误．光线从空气斜射入玻璃时，入射角大于折射角，D正确．2．物理意义：折射率反映了介质对光线的偏折本领．介质的折射率越大，说明当光从真空以同样的入射角射入该介质时，光的传播方向偏离原方向越大，折射角越小，即介质对光线的偏折本领越大．
如图4－1－4所示，如果r3n2>n1.图4－1－4特别提醒：光线的“偏折”程度，是指折射光线偏离原入射光线方向的程度．特别提醒：(1)折射率与光线的入射角、折射角无关，反映的是介质本身的光学特性．
(2)由于光在真空中的传播速度最大，所以介质的折射率n>1.即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直(真空中的光速c＝3.0×108 m/s)．
(1)求出玻璃的折射率．
(2)当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？说明理由．答案：见解析三、光的色散现象分析
1．光的色散现象
如图4－1－5所示，白光经三棱镜后，在光屏上呈现七色光带(光谱)；若从棱镜的顶角向底边看，由红到紫依次排列，紫光最靠近底边．光的色散实质上是光的折射现象．图4－1－52．光色散的原因
同一介质中，频率越大的光折射率越大，所以当一束白光由空气斜射入某种介质时，会发生色散，紫光偏折程度最大，红光偏折程度最小．(2)光的颜色是由光的频率决定的，与介质无关．同种介质对不同色光的折射率不同，通常说的某种介质的折射率是指各种色光的平均折射率．
(3)光由一种介质进入另一种介质时，频率不变，波速和波长随之发生改变．即时应用(即时突破，小试牛刀)
3．如图4－1－6所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带．下面的说法中正确的是(　　)图4－1－6A．a侧是红光，b侧是紫光
B．在真空中a侧光的波长大于b侧光的波长
C．三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率
D．在三棱镜中a侧光的速率比b侧光大解析：选C.由题图可以看出，a侧光偏折得较厉害，三棱镜对a侧光的折射率较大，所以a侧光是紫光，波长较短，b侧光是红光，波长较长，因此A、B均错，C正确；又v＝c/n，所以三棱镜中a侧光的传播速率小于b侧光的传播速率，D错．课堂互动讲练 假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比，则(　　)
A．将提前
B．将延后
C．在某些地区将提前，在另一些地区将延后
D．不变【精讲精析】　当阳光照射到地球大气层时，要发生折射现象，即光线变成弯曲的．如图4－1－7所示，因此人们观察到的日出时刻的太阳，实际上还完全处在地平线的下方，看到的只是太阳的虚像．假设地球表面不存在大气层，则太阳光将沿直线射到地面，因此只有当太阳到达图中的地平线位置时，人们才能观察到日出的太阳．由图可知，这一现象与人们所站的地理位置没有什么关系．故选项A、C、D错．只有选项B正确．图4－1－7【答案】　B
【方法总结】　当光线传播过程中遇到其他介质时，因发生折射或反射而改变了传播方向(或方位)，则人眼看到的就是发光物体的像，而不是发光物体本身．变式训练1　人看到沉在水杯底的硬币，其实看到的是(　　)
A．硬币的实像，其位置比硬币实际位置浅
B．硬币的实像，其位置即硬币的实际位置
C．硬币的虚像，但位置比硬币的实际位置浅
D．硬币的虚像，其位置比硬币的实际位置深解析：选C.硬币发出的光线照射到水面时，因发生远离法线的折射，看上去就像水中硬币的位置比实际的更浅(即更接近水面)一样．实际上人们看到的是硬币的虚像． (2011年高考新课标全国卷)一半圆柱形透明物体横截面如图4－1－8所示，底面AOB镀银(图中粗线)，O表示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点射出．已知光线在M点的入射角为30°，∠MOA＝60°，∠NOB＝30°.求：图4－1－8(1)光线在M点的折射角；
(2)透明物体的折射率．
【自主解答】　(1) 如图4－1－9所示，透明物体内部的光路为折线MPN，Q、M点相对于底面EF对称，Q、P和N三点共线．图4－1－9【方法总结】　几何光学问题，准确规范地画出光路图是解决问题的前提和方法，同时要注意实线、虚线、箭头方向并灵活应用几何图形中的边角关系．图4－1－10【精讲精析】　由池底某点P发出的光线在水中和空气中的光路如图4－1－11所示．由于观察者在岸边“竖直”向下观看，所以光线在水面处的入射角θ1和折射角θ2都很小，根据数学知识可知图4－1－11【方法总结】　人观察水中的物体时，看到的是物体发出的光线折射后所成的虚像，若观察者不是竖直向下看而是斜向下看水中物体时，所见虚像明显不在物体正上方，而是在物体的斜上方靠近观察者一侧．推而广之，人眼在空气中观察任何介质中的物体时，视深都变小．变式训练3　在例3中，若在水下H＝0.4 m深处有物体A，则在水面上的人看物体A的视深h为多少？答案：0.3 m