(共36张PPT)
[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。
2.理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系。
3.会依据光的折射定律作出光路图。
4.会熟练计算介质的折射率。
1.光的折射：光线从一种介质照射到两种介质的分界面时，一部分光____一种介质继续传播的现象。
进入
同一平面内
法线
3.对折射现象的理解
(1)特殊情况：当光垂直于界面入射时，虽然光的传播方向不变，但光速变了，因此也属于折射。
(2)光路可逆性：光由介质射入空气或真空时，折射角r大于入射角i。根据光路可逆，可认为光由空气或真空以入射角r入射，对应的折射角为i。
[思考探究]
发生光的折射时(倾斜入射)，折射角一定小于入射角吗？
提示 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。
B
[例1] 光线由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气中，O点是半圆形玻璃砖的圆心。下列四幅光路图中，可能正确的是( )
解析 当光线从空气沿半径方向由圆弧面射入半圆形玻璃砖时，传播方向不发生改变，由玻璃砖射入空气时，折射角应大于入射角，反射角和入射角相等，反射光线沿半径方向射出，故A错误，B正确；光线从空气由平直的边斜射入半圆形玻璃砖时，折射角应小于入射角，故C错误；光线从空气垂直平直的边射入半圆形玻璃砖时，传播方向不发生改变，故D错误。
[例2] (2023·江苏卷)地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是( )
解析 地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，画出光路图如图所示，则光线应逐渐趋于竖直方向，A正确。
A
[总结提升]
1.应用折射定律和反射定律解题的关键是确定入射角和折射角(或反射角)。画出正确的光路图是解题的必要前提。
2.入射角、折射角、反射角均以法线为标准来确定，注意法线与界面的区别。
1.定义：在物理学中，把光从____射入某种介质发生折射时，入射角i的____值与折射角r的____值的比，叫作这种介质的折射率。
真空
正弦
正弦
4.光在不同介质中的速度是不同的，这正是光发生折射的原因。光在真空中的传播速度c大于光在其他任何介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率都_____。
大于1
5.两种介质比较，折射率较大的介质称为____介质，折射率较小的介质称为____介质。
6.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。
光密
光疏
[易错辨析]
(1)折射率大的介质，密度不一定大。( )
(2)任何介质的折射率都大于1。( )
(3)折射率越大，光在其中传播时速度越大。( )
(4)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小。( )
(5)由于光从空气垂直进入水中时传播方向不变，故水的折射率为0。( )
√
√
光密
(1)折射率大的介质，密度不一定大。( )
(2)任何介质的折射率都大于1。( )
(3)折射率越大，光在其中传播时速度越大。( )
(4)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小。( )
(5)由于光从空气垂直进入水中时传播方向不变，故水的折射率为0。( )
×
√
√
[例3] (2024·贵州卷)一种测量液体折射率的V形容器，由两块材质相同的直角棱镜粘合，并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体，一激光束从左边棱镜水平射入，通过液体后从右边棱镜射出，其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为n0，n，光在棱镜和液体中的传播速度分别为v0，v，则( )
A
A.nv0 B.nC.n>n0，v>v0 D.n>n0，v解析 由图可知光从棱镜进入液体中时，入射角小于折射角，根据折射定律可知nv0，故A正确。
[总结提升]
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、折射定律及几何知识列方程求解，必要时可利用光路可逆原理辅助解题。
1.(折射率)(2022·海南卷)如图为一用透明材料做成的中心是空的球，其中空心部分半径与球的半径之比为1∶3。当细光束以30° 的入射角射入球中，其折射光线刚好与内壁相切，则该透明材料的折射率为( )
B
2.(光的折射)(多选)一束光从某种介质射入空气中时，入射角θ1＝30°，折射角θ2＝60°，光路如图所示，则下列说法正确的是( )
B
3.(折射定律的应用)如图所示，救生员坐在泳池旁边凳子上，其眼睛到地面的高度h0为1.2 m，到池边的水平距离L为1.6 m，池深H为1.6 m，池底有一盲区。设池水的折射率为。当池中注水深度h为1.2 m和1.6 m时，池底盲区的宽度分别是多少(取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
答案 1.4 m 1.2 m
1
2
[基础巩固练]
C
1.如图所示的四种现象，属于光的折射现象的是( )
解析 屏幕上呈现手的影子是光沿直线传播形成的，故A错误；山在水中形成“倒影”，是由光发生反射形成的，故B错误；光从水中射向空气时，在水面发生折射，使光的传播方向发生偏折，故C正确；太阳光在树荫下形成的光斑是由太阳光透过缝隙而形成的太阳的像，是小孔成像现象，这是光沿直线传播形成的，故D错误。
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2.(多选)有一束单色光从介质A射入介质B，再由介质B射入介质C，如图所示。根据图中所给的情况判断，下列说法正确的是( )
BC
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中的速度最大
D.光在介质C中的速度最大
解析 光线由介质A进入介质B时，根据光路图可知，A的折射率大于B的折射率；光由介质B进入介质C时，根据光路图可知，B的折射率小于C的折射率。所以介质B的折射率最小，光在其中传播速度最大。由光路的可逆性可知，光由B进入A时，如果入射角为60°，则折射角为45°，而光由B进入C时，入射角为60°，折射角为30°，由此比较可知，介质C的折射率最大，光在其中传播速度最小，故B、C正确。
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3.如图所示，两束光在空气中传播时的交点为P，在P点前放入一块长方体玻璃砖，则交点的位置将( )
A.不变
B.向左移动
C.向右移动
D.可能向左，也可能向右移动，由光的颜色决定
C
解析 根据光的折射规律可知，入射光线透过长方体玻璃砖后与原来传播方向平行，上下两条光线在透过玻璃砖后，分别向上、向下平移了一小段距离，所以交点向右移动一段距离，故C正确。
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D
A.15° B.30° C.45° D.60°
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C
5.目前一种用于摧毁人造卫星或空间站的激光武器正在研制中，如图所示，某空间站位于地平线上方，现准备用一束激光射向该空间站，则应把激光器( )
A.沿视线对着空间站瞄高一些 B.沿视线对着空间站瞄低一些
C.沿视线对着空间站直接瞄准 D.条件不足，无法判断
解析 当激光器瞄准空间站时，由于光的折射，光路图如图所示，即看见的空间站位置S′比实际位置S略高，但武器发射出的激光经过大气层的边缘时也要发生折射，由光路可逆原理知，激光束会发生相同的弯曲，故激光器应沿视线对准空间站直接瞄准，故C正确。
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6.如图所示，一透明介质制成的直角三棱镜，顶角∠A＝30°，一束光由真空垂直射向AC面，经AB面射出后的光线偏离原来方向15°。已知光在真空中的传播速度为c。求：
(1)该介质对光的折射率；
(2)光在该介质中的传播速度。
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7
[能力提升练]
AD
7.(多选)如图所示，把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B放在报纸上，且让半球的凸面向上。从B正上方(对A光线穿过其上表面而非侧面)同时观察A、B中心处报纸上的文字，下面的观察记录正确的是( )
A.看到A中的字比B中的字高
B.看到B中的字比A中的字高
C.看到A、B中的字一样高
D.看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高
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解析 如图所示，当人眼通过半球体观察的时候，B中心处报纸上的文字反射的光线沿球面法线方向射出，所以不发生折射，通过半球体观察物、像重合，则看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高；通过立方体观察时，由于光线发生了折射，折射角大于入射角，所以看到的像比物高，即看到A中的字比B中的字高，故A、D正确。
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8.如图所示，井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井(水面在井口之下)，两井底部各有一只青蛙，则( )
B
A.水井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
B.枯井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
C.水井中的青蛙觉得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星
D.两只青蛙觉得井口一样大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
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解析 这是一道典型的视野问题，解决视野问题的关键是如何确定边界光线，是谁约束了视野等。如本题中由于井口边沿的约束而不能看到更大的范围，据此根据边界作出边界光线，如图所示。水井中的青蛙相当于枯井中离开井底一定高度的青蛙，枯井中青蛙的视角α比水井中青蛙的视角γ要大，所以枯井中青蛙觉得井口大些；而看到井口外的范围是两条实线所示光线的范围内，看向井口和天空β>α，所以水井中的青蛙可看到更多的星星，故选项B正确，A、C、D错误。
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9.(2025·河北唐山期末)如图，小伟学习了光学后，在自己家门上开了一个半径为1.5 cm的圆孔，圆孔正对门外走廊的中心线，门厚度为4 cm，门外走廊的宽度为d＝243 cm。他通过小孔观察门外走廊墙壁，能够看到与小孔在同一水平高度上距墙拐角最近的点是P点；然后切割了一块高等于门厚度的圆柱形玻璃，恰好镶嵌到小孔中，把圆孔补好，他通过玻璃向外看同一墙壁，能看到距离墙拐角最近的位置为P′点，P′点到墙拐角的距离为L′＝90 cm，P、P′在同一水平高度。求：
(1)P点到墙拐角的距离L；
(2)该玻璃的折射率。
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[拓展培优练]
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答案 (1)7 m (2)5.5 m
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