13.1光的反射和折射 课件 (2)(39张PPT)
文档属性
| 名称 | 13.1光的反射和折射 课件 (2)(39张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2016-12-06 14:27:07 | ||
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文档简介
课件39张PPT。第十三章 光第一节 光的反射和折射第十三章 光学习目标
1.理解光的反射定律和折射定律，并能用来解释和计算有关的问题．
2．理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系．
3．会用插针法测定玻璃的折射率．
第十三章 光一、反射定律和折射定律
1．光的反射现象：光从一种介质射到它与另一种介质的______时，一部分或全部光会_________原介质的现象．
2．光的反射定律：反射光线与入射光线、法线处在________内，反射光线与入射光线分别位于法线的____；反射角_____入射角．如图所示．分界面返回到同一平面两侧等于3．光的折射现象：光从第一种介质射到第二种介质的_____时，一部分光会进入第二种介质的现象．
4．光的折射定律：折射光线、入射光线与法线处在________内，折射光线与入射光线分别位于法线的_____；入射角的正弦与折射角的正弦成______．即_____________.5．在光的反射和折射现象中光路是_______的．分界面同一平面两侧正比可逆[判一判] 1.(1)一束光从空气进入水中时，传播方向一定发生变化．( )
(2)入射光线、反射光线与法线必共面．( )
(3)光的反射现象中，光路是可逆的，光的折射现象中，光路不是可逆的．( )
提示：(1)× (2)√ (3)×二、折射率
1．意义：反映介质的___________的物理量．
2．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_______，叫这种介质的绝对折射率，简称折射率．n12＝______________.
3．折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在_____中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即______________.
4．特点：任何介质的折射率都______1.光学性质之比真空大于[想一想] 2.不同介质的折射率一般不同，是不是介质的密度越大，其折射率就越大？
提示：介质的折射率与介质的密度没有必然的联系，密度大，折射率未必大，如水和酒精，水的密度较大，但水的折射率较小.
对光的折射的理解1．光的方向
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(斜射)，但并非一定变化，当光垂直界面入射时，传播方向就不发生变化．
2．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，因为光传播的速度发生了变化．3．入射角与折射角的大小关系
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)． 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)画出光路图；
(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度；
(3)当入射角变为45°时，折射角等于多大？
(4)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] 见解析借题发挥
分析解决光的折射问题的一般方法：
(1)根据题意画出正确的光路图；
(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角的确定；
(3)利用反射、折射定律求解；
(4)注意在折射现象中，光路是可逆的．1．(2014·高考江苏卷)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图见下图．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点射出．设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t.
2．决定因素
折射率的大小由介质本身及入射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关，“折射率与入射角的正弦成正比”的说法和“折射率与折射角的正弦成反比”的说法都是错误的．对折射率的理解特别提醒：任何介质的折射率n都大于1. 一个圆柱形筒，直径为12 cm，高为16 cm.人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9 cm，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低点．求：
(1)此液体的折射率；
(2)光在此液体中的传播速度．
[思路探究] (1)筒中不装液体时人眼所见深度为9 cm，能确定的是折射光线还是入射光线？
(2)筒中装满液体时恰能看到最低点确定的是折射光线还是入射光线？规律总结
先根据题意画出正确的边界光线光路图，再利用几何关系确定光路中的边角关系，是分析折射问题的关键．
2．(2014·银川一中高二检测)如图所示，光在真空和某介质的界面MN上发生偏折，那么( )
A．光是从真空射入介质
B．介质的折射率是1.73
C．光在介质中传播速度为1.73×108 m/s
D．反射光线与折射光线的夹角是90°BCD实验：测定玻璃的折射率2．实验步骤
(1)将白纸用图钉按在绘图板上，先在白纸上画出一条直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线．
(2)把平行玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb′.
(3)在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向，直到P1的像被P2挡住．再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的位置．(4)移去玻璃砖，连接P3、P4并延长交bb′于O′，连接OO′即为折射光线，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′.
(5)用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中．
(6)改变入射角θ1，重复实验步骤．
用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住．接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出大头针位置和三棱镜轮廓，如图所示．
(1)在本题的图上画出相应光路图；
(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是______________________，在图上标出它们；
(3)计算折射率的公式是n＝_____________.入射角θ1和折射角θ2[答案] 见解析[思路探究] (1)P1、P2决定什么光线？
(2)P3、P4决定什么光线？
(3)P1、P2、P3、P4看起来在一条直线上吗？规律总结
插针法测玻璃的折射率的关键是通过插针能作出光线的入射、出射方向，然后再根据入射光线、出射光线和相应界面，作出内部的折射光线，最后根据折射定律求出玻璃的折射率．
3．(2014·江西吉安高二月考)在“测玻璃的折射率”实验中：
(1)为了取得较好的实验效果，
A．必须选用上下表面平行的玻璃砖
B．选择的入射角应尽量小些
C．大头针应垂直地插在纸面上
D．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些
其中正确的是________．
(2)A同学在画界面时，不小心将两界面aa′和bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图甲所示，则他测得的折射率________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)CD偏小(3)B同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，并延长OO′交圆于C点，过A点和C点作垂直于法线的直线分别交于B点和D点，如图乙所示，则他只需要测量________________，
就可求出玻璃的折射率n＝_____________.AB、CD的距离规范答题——光的反射定律、折射定律及折射率的综合应用
[范例] (10分)一半圆柱形透明物体横截面如图所示，地面AOB镀银，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：
(1)光线在M点的折射角；
(2)透明物体的折射率．
1.理解光的反射定律和折射定律，并能用来解释和计算有关的问题．
2．理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系．
3．会用插针法测定玻璃的折射率．
第十三章 光一、反射定律和折射定律
1．光的反射现象：光从一种介质射到它与另一种介质的______时，一部分或全部光会_________原介质的现象．
2．光的反射定律：反射光线与入射光线、法线处在________内，反射光线与入射光线分别位于法线的____；反射角_____入射角．如图所示．分界面返回到同一平面两侧等于3．光的折射现象：光从第一种介质射到第二种介质的_____时，一部分光会进入第二种介质的现象．
4．光的折射定律：折射光线、入射光线与法线处在________内，折射光线与入射光线分别位于法线的_____；入射角的正弦与折射角的正弦成______．即_____________.5．在光的反射和折射现象中光路是_______的．分界面同一平面两侧正比可逆[判一判] 1.(1)一束光从空气进入水中时，传播方向一定发生变化．( )
(2)入射光线、反射光线与法线必共面．( )
(3)光的反射现象中，光路是可逆的，光的折射现象中，光路不是可逆的．( )
提示：(1)× (2)√ (3)×二、折射率
1．意义：反映介质的___________的物理量．
2．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_______，叫这种介质的绝对折射率，简称折射率．n12＝______________.
3．折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在_____中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即______________.
4．特点：任何介质的折射率都______1.光学性质之比真空大于[想一想] 2.不同介质的折射率一般不同，是不是介质的密度越大，其折射率就越大？
提示：介质的折射率与介质的密度没有必然的联系，密度大，折射率未必大，如水和酒精，水的密度较大，但水的折射率较小.
对光的折射的理解1．光的方向
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(斜射)，但并非一定变化，当光垂直界面入射时，传播方向就不发生变化．
2．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，因为光传播的速度发生了变化．3．入射角与折射角的大小关系
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)． 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)画出光路图；
(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度；
(3)当入射角变为45°时，折射角等于多大？
(4)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] 见解析借题发挥
分析解决光的折射问题的一般方法：
(1)根据题意画出正确的光路图；
(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角的确定；
(3)利用反射、折射定律求解；
(4)注意在折射现象中，光路是可逆的．1．(2014·高考江苏卷)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图见下图．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点射出．设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t.
2．决定因素
折射率的大小由介质本身及入射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关，“折射率与入射角的正弦成正比”的说法和“折射率与折射角的正弦成反比”的说法都是错误的．对折射率的理解特别提醒：任何介质的折射率n都大于1. 一个圆柱形筒，直径为12 cm，高为16 cm.人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9 cm，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低点．求：
(1)此液体的折射率；
(2)光在此液体中的传播速度．
[思路探究] (1)筒中不装液体时人眼所见深度为9 cm，能确定的是折射光线还是入射光线？
(2)筒中装满液体时恰能看到最低点确定的是折射光线还是入射光线？规律总结
先根据题意画出正确的边界光线光路图，再利用几何关系确定光路中的边角关系，是分析折射问题的关键．
2．(2014·银川一中高二检测)如图所示，光在真空和某介质的界面MN上发生偏折，那么( )
A．光是从真空射入介质
B．介质的折射率是1.73
C．光在介质中传播速度为1.73×108 m/s
D．反射光线与折射光线的夹角是90°BCD实验：测定玻璃的折射率2．实验步骤
(1)将白纸用图钉按在绘图板上，先在白纸上画出一条直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线．
(2)把平行玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb′.
(3)在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向，直到P1的像被P2挡住．再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的位置．(4)移去玻璃砖，连接P3、P4并延长交bb′于O′，连接OO′即为折射光线，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′.
(5)用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中．
(6)改变入射角θ1，重复实验步骤．
用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住．接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出大头针位置和三棱镜轮廓，如图所示．
(1)在本题的图上画出相应光路图；
(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是______________________，在图上标出它们；
(3)计算折射率的公式是n＝_____________.入射角θ1和折射角θ2[答案] 见解析[思路探究] (1)P1、P2决定什么光线？
(2)P3、P4决定什么光线？
(3)P1、P2、P3、P4看起来在一条直线上吗？规律总结
插针法测玻璃的折射率的关键是通过插针能作出光线的入射、出射方向，然后再根据入射光线、出射光线和相应界面，作出内部的折射光线，最后根据折射定律求出玻璃的折射率．
3．(2014·江西吉安高二月考)在“测玻璃的折射率”实验中：
(1)为了取得较好的实验效果，
A．必须选用上下表面平行的玻璃砖
B．选择的入射角应尽量小些
C．大头针应垂直地插在纸面上
D．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些
其中正确的是________．
(2)A同学在画界面时，不小心将两界面aa′和bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图甲所示，则他测得的折射率________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)CD偏小(3)B同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，并延长OO′交圆于C点，过A点和C点作垂直于法线的直线分别交于B点和D点，如图乙所示，则他只需要测量________________，
就可求出玻璃的折射率n＝_____________.AB、CD的距离规范答题——光的反射定律、折射定律及折射率的综合应用
[范例] (10分)一半圆柱形透明物体横截面如图所示，地面AOB镀银，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：
(1)光线在M点的折射角；
(2)透明物体的折射率．