13.1光的反射和折射 课件 (2)(34张PPT)
文档属性
| 名称 | 13.1光的反射和折射 课件 (2)(34张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 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 14:44:13 | ||
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文档简介
课件34张PPT。第十三章光学案1 光的反射和折射目标定位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问题.
2.理解折射率的定义及其与光速的关系，并能用来进行有关计算.
3.会测定玻璃的折射率.知识探究自我检测一、反射定律和折射定律 问题设计皎洁的月光下，在清澈的湖面上我们能通过水面看到月亮的倒影.同时，月光能够照亮水中的鱼和草，这说明光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光返回到空气中，那么这两部分光的去向遵循什么规律呢？
答案 折射定律和反射定律.知识探究要点提炼1.光的反射
(1)反射现象：光从一种介质射到它与第二种介质的
时，一部分光会返回到第一种介质的现象.
(2)光的反射遵循反射定律：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 ；反射角 入射角.
(3)在光的反射现象中，光路 .分界面同一平面法线的两侧等于可逆2.光的折射
(1)光的折射现象
光从一种介质射到两种介质的 时，一部分光
另一种介质并改变传播方向的现象，称为光的折射现象.分界面进入(2)折射定律(如图1所示)
折射光线与入射光线、法线在 内，
折射光线与入射光线分别位于 ；
与 成正比，即
.(式中n12是比例常数)
(3)在光的折射现象中，光路 .图1同一平面法线的两侧入射角的正弦折射角的正弦可逆3.注意：(1)应用折射定律和反射定律解题的关键是确定入射角、反射角和折射角.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.二、折射率 问题设计光由真空以相同的入射角射向不同的介质时，折射角是不同的，为什么？
答案 因为不同介质对光的折射率不同.要点提炼1.折射率
(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，
与 之比，叫做这种介质的绝对折射率，
简称折射率.即n＝ .
(2)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n＝ .入射角的正弦折射角的正弦真空2.对折射率n的理解
(1)由于c＞v，故任何介质的折射率都 (填“大于”、“小于”或“等于”)1.
(2)折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由
及入射光的 决定，与入射角、折射角的大小
.大于介质本身频率无关(3)θ1为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而θ2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角.
(4)介质的折射率与介质的密度没有必然联系.三、实验：测定玻璃的折射率1.实验原理
用插针法确定光路，找出与入射光线相应的出射光线，就能在玻璃砖中画出对应的折射光线，从而可以测出一组对应的入射角和折射角，根据折射定律，便可求出玻璃的折射率.
2.实验器材
玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉(3～4枚)、量角器、直尺、铅笔.3.操作步骤
(1)把白纸用图钉钉在木板上.
(2)沿玻璃砖的一个面画一条线aa′作为界面，过aa′上一点O作垂直于aa′的直线NN′作为法线，过O点画一条入射光线AO，使入射角θ1适当大些.如图2所示.图2(3)在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa′重合.
(4)沿玻璃砖的另一侧面画一条直线bb′.
(5)在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地立一枚大头针P3，用眼睛观察调整视线，同时移动大头针P3的位置，使P3恰好能同时挡住玻璃砖aa′一侧所插的大头针P1、P2的像，把此时大头针P3插好.(6)在玻璃砖bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4，使P4能挡住P3本身，同时也能挡住P1、P2的像.
(7)记下P3、P4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P3、P4连一条直线BO′交bb′于O′点，连接OO′，OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为θ2.
(8)用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小.(9)改变入射角θ1，重复上面的步骤再做三、四次，量出相应的入射角和折射角.(10)算出不同入射角时 的值，求出几次实验中的平均值就是玻璃的折射率.典例精析一、反射定律和折射定律的应用例1 一束光线从空气射入折射率为 的介质中，入射角为45°，在界面上入射光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线和折射光线的夹角是( )
A.75° B.90° C.105° D.120°答案 C二、折射率的理解和计算例2 两束平行的细激光束垂直于半圆柱
玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图3
所示.已知其中一束光沿直线穿过玻璃，
它的入射点是O，另一束光的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点.已知玻璃截面的圆半径为R，OA＝ ，OP＝ .求玻璃材料的折射率.图3解析 画出光路如图所示.其中一束光沿直线穿过玻璃，可知O点为圆心.另一束光沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，设入射角为θ1，折射角为θ2，三、测定玻璃的折射率例3 用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，
先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入
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的像挡住，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P1、P2的像和P3，在白纸上标出大头针的位置和三棱镜轮廓，如图4所示.图4(1)在本题的图上画出所需的光路.解析 光路图如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB于O′，连接OO′，则光线OO′就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线.答案 见解析(2)为了测出玻璃棱镜的折射率，需要测量的量是_______________________，在图上标出它们.解析 在所画的图上画出虚线部分，并注明入射角θ1和折射角θ2，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度).答案 见解析(3)计算折射率的公式是n＝________.答案 见解析课堂要点小结1.(对折射率的理解)光从真空射入某介质，入射角θ1
从零开始增大到某一值的过程中，折射角θ2也随之增大，则下列说法中正确的是( )123自我检测123答案 BC1232.(折射定律的应用)一束光线射到一个玻璃球上，如图5所示.该玻璃球的折射率是 ，光线的入射角是60°.求该束光线射入玻璃球后第一次从玻璃球射出的方向.(用与入射光线的夹角表示)图5123解析 光线射入玻璃球后第一次从玻璃球射出的光路如图所示.123由△AOB为等腰三角形，则θ1′＝θ2
由几何关系知θ2＋∠1＝60°，θ1′＋∠2＝θ2′
又由图知，∠3是出射光线相对于入射光线的偏折角，且∠3＝∠1＋∠2.联立以上各式解得∠3＝60°，即第一次从玻璃球射出的光线与入射光线的夹角为60°.答案 与入射光线的夹角为60°1233.(测定玻璃的折射率)在用插针法测定玻璃折射率
的实验中，某同学由于没有量角器，他在完成了
光路图后，以O点为圆心，10 cm为半径画圆，分
别交线段OA于A点，交线段OO′的延长线于C点，
过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点，过C点
作法线NN′的垂线CD交NN′于D点，如图6所示.用刻度尺量得OB＝8 cm，CD＝4 cm，由此可得出玻璃砖的折射率n＝________.图6123答案 1.5
2.理解折射率的定义及其与光速的关系，并能用来进行有关计算.
3.会测定玻璃的折射率.知识探究自我检测一、反射定律和折射定律 问题设计皎洁的月光下，在清澈的湖面上我们能通过水面看到月亮的倒影.同时，月光能够照亮水中的鱼和草，这说明光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光返回到空气中，那么这两部分光的去向遵循什么规律呢？
答案 折射定律和反射定律.知识探究要点提炼1.光的反射
(1)反射现象：光从一种介质射到它与第二种介质的
时，一部分光会返回到第一种介质的现象.
(2)光的反射遵循反射定律：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 ；反射角 入射角.
(3)在光的反射现象中，光路 .分界面同一平面法线的两侧等于可逆2.光的折射
(1)光的折射现象
光从一种介质射到两种介质的 时，一部分光
另一种介质并改变传播方向的现象，称为光的折射现象.分界面进入(2)折射定律(如图1所示)
折射光线与入射光线、法线在 内，
折射光线与入射光线分别位于 ；
与 成正比，即
.(式中n12是比例常数)
(3)在光的折射现象中，光路 .图1同一平面法线的两侧入射角的正弦折射角的正弦可逆3.注意：(1)应用折射定律和反射定律解题的关键是确定入射角、反射角和折射角.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.二、折射率 问题设计光由真空以相同的入射角射向不同的介质时，折射角是不同的，为什么？
答案 因为不同介质对光的折射率不同.要点提炼1.折射率
(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，
与 之比，叫做这种介质的绝对折射率，
简称折射率.即n＝ .
(2)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n＝ .入射角的正弦折射角的正弦真空2.对折射率n的理解
(1)由于c＞v，故任何介质的折射率都 (填“大于”、“小于”或“等于”)1.
(2)折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由
及入射光的 决定，与入射角、折射角的大小
.大于介质本身频率无关(3)θ1为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而θ2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角.
(4)介质的折射率与介质的密度没有必然联系.三、实验：测定玻璃的折射率1.实验原理
用插针法确定光路，找出与入射光线相应的出射光线，就能在玻璃砖中画出对应的折射光线，从而可以测出一组对应的入射角和折射角，根据折射定律，便可求出玻璃的折射率.
2.实验器材
玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉(3～4枚)、量角器、直尺、铅笔.3.操作步骤
(1)把白纸用图钉钉在木板上.
(2)沿玻璃砖的一个面画一条线aa′作为界面，过aa′上一点O作垂直于aa′的直线NN′作为法线，过O点画一条入射光线AO，使入射角θ1适当大些.如图2所示.图2(3)在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa′重合.
(4)沿玻璃砖的另一侧面画一条直线bb′.
(5)在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地立一枚大头针P3，用眼睛观察调整视线，同时移动大头针P3的位置，使P3恰好能同时挡住玻璃砖aa′一侧所插的大头针P1、P2的像，把此时大头针P3插好.(6)在玻璃砖bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4，使P4能挡住P3本身，同时也能挡住P1、P2的像.
(7)记下P3、P4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P3、P4连一条直线BO′交bb′于O′点，连接OO′，OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为θ2.
(8)用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小.(9)改变入射角θ1，重复上面的步骤再做三、四次，量出相应的入射角和折射角.(10)算出不同入射角时 的值，求出几次实验中的平均值就是玻璃的折射率.典例精析一、反射定律和折射定律的应用例1 一束光线从空气射入折射率为 的介质中，入射角为45°，在界面上入射光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线和折射光线的夹角是( )
A.75° B.90° C.105° D.120°答案 C二、折射率的理解和计算例2 两束平行的细激光束垂直于半圆柱
玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图3
所示.已知其中一束光沿直线穿过玻璃，
它的入射点是O，另一束光的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点.已知玻璃截面的圆半径为R，OA＝ ，OP＝ .求玻璃材料的折射率.图3解析 画出光路如图所示.其中一束光沿直线穿过玻璃，可知O点为圆心.另一束光沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，设入射角为θ1，折射角为θ2，三、测定玻璃的折射率例3 用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，
先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入
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的像挡住，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P1、P2的像和P3，在白纸上标出大头针的位置和三棱镜轮廓，如图4所示.图4(1)在本题的图上画出所需的光路.解析 光路图如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB于O′，连接OO′，则光线OO′就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线.答案 见解析(2)为了测出玻璃棱镜的折射率，需要测量的量是_______________________，在图上标出它们.解析 在所画的图上画出虚线部分，并注明入射角θ1和折射角θ2，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度).答案 见解析(3)计算折射率的公式是n＝________.答案 见解析课堂要点小结1.(对折射率的理解)光从真空射入某介质，入射角θ1
从零开始增大到某一值的过程中，折射角θ2也随之增大，则下列说法中正确的是( )123自我检测123答案 BC1232.(折射定律的应用)一束光线射到一个玻璃球上，如图5所示.该玻璃球的折射率是 ，光线的入射角是60°.求该束光线射入玻璃球后第一次从玻璃球射出的方向.(用与入射光线的夹角表示)图5123解析 光线射入玻璃球后第一次从玻璃球射出的光路如图所示.123由△AOB为等腰三角形，则θ1′＝θ2
由几何关系知θ2＋∠1＝60°，θ1′＋∠2＝θ2′
又由图知，∠3是出射光线相对于入射光线的偏折角，且∠3＝∠1＋∠2.联立以上各式解得∠3＝60°，即第一次从玻璃球射出的光线与入射光线的夹角为60°.答案 与入射光线的夹角为60°1233.(测定玻璃的折射率)在用插针法测定玻璃折射率
的实验中，某同学由于没有量角器，他在完成了
光路图后，以O点为圆心，10 cm为半径画圆，分
别交线段OA于A点，交线段OO′的延长线于C点，
过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点，过C点
作法线NN′的垂线CD交NN′于D点，如图6所示.用刻度尺量得OB＝8 cm，CD＝4 cm，由此可得出玻璃砖的折射率n＝________.图6123答案 1.5