高二物理选修3-4 13.31 光的反射和折射 课件 （21张ppt人教版）

(共21张PPT)
高考导航
1.基本考察点：对光的反射定律的应用，平面镜成像原理对折射定律的应用，光路图折射率的计算；
2. 常考点：折射定律的应用，折射率的测量；
3.难点：折射定律与光路可逆原理相结合的应用；
4 .题型及难度：计算题，难度中等。
13.31 光的反射和折射第一课时
1．光的反射
（1）光的反射现象：光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质的现象。



（2）反射定律：反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角。
一、反射定律和折射定律
（3）在光的反射现象中，光路可逆





试验表明，如果光线逆着原来反射光线的方向射到反射面上，它就要逆着原来入射光线的方向反射出去，这一规律称为光路可逆性原理。
一、反射定律和折射定律
2．光的折射


一、反射定律和折射定律
（1）光的折射现象：光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光进入第2种介质的现象。

（2）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＝n12
(式中n12为比例常数），这是荷兰数学家斯涅耳在1621年总结出来的。

（3）在光的折射现象中，光路可逆




试验表明，如果光线逆着原来折射光线的方向射到界面上，它就要逆着原来入射光线的方向发生折射，这一规律称为光路可逆性原理。
一、反射定律和折射定律
注意：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，但并非一定要变化，当光垂直界面入射时光的传播方向就不变。
例1.如图所示，a、b、c三条光线交于一点S，如果在S点前任意位置放一块平面镜M，则a、b、c三条光线的反射光线（　　）
A．可能交于一点，也可能不交于一点
B．一定不交于一点
C．一定交于平面镜前一点
D．反射光线的反向延长线交于镜后一点
C
一、反射定律和折射定律
例2.在图中的虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法正确的是（　　）
A．bO可能是入射光线 B．aO一定是入射光线
C．cO可能是入射光线 D．bO不一定是反射光线
B
一、反射定律和折射定律
二、折射率
1.关于正弦值:当光由真空中射入某种介质中，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但正弦值之比是一个常数。
2.关于折射率n:入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数，但不同介质具有不同的常数，说明常数反映了该介质的光学特性。常数越大，光线的偏折角度就越大，这个常数就是介质的折射率n,折射率是描述介质对光线偏折能力大小的一个物理量。
3.物理意义:反映介质的光学性质的物理量。
4.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，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n表示。即n＝。


5.折射率和光速的关系:介质的折射率n跟光在其中的传播速度v有关，即n＝，由于光在真空中的传播速率c大于光在任何介质中的传播速率v，所以任何介质的折射率n都大于1.因此，光从真空斜射入任何介质时，入射角均大于折射角；而光由介质斜射入真空时，入射角均小于折射角。
说明：各种介质的折射率是不同的，空气的折射率略大于1，一般的计算过程中通常近似认为等于1
二、折射率
6.决定因素：介质的折射率是反应介质的光学性质的物理量，它的大小由介质本身及光的性质共同决定，不随入射角折射角、折射角的变化而变化。不同颜色的光通过相同的介质时折射率不同，在可见光中红光的折射率最小，紫光的折射率最大。
特别警示：介质的折射率与介质的密度没有必然联系,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。

例3．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．（真空中光速c＝3.0×108 m/s）
（1）画出折射光路图．
（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，折射角的正弦值是多少？
（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．
二、折射率
“相对折射率” 和“绝对折射率”
光从介质1射入介质2时，入射角与折射角的正弦之比叫做介质2对介质1的相对折射率，通常用n12表示。
若介质1是真空，则介质2相对真空的折射率叫做该介质的绝对折射率，通常用n表示。设介质1绝对折射率为n1，介质2的绝对折射率为n2，
则n12 ＝ ＝ ＝ ＝,所以n1 ＝ n2 或n1 ＝ n2
二、折射率
特别警示 ：注意区分绝对折射率和相对折射率。 绝对折射率都大于1,而相对折射率不一定大于1。
例4.(多选）如图所示，一单色光由介质Ⅰ射入介质Ⅱ，在界面MN上发生偏折．
下列说法正确的是 （　 　）
A．该光在介质Ⅰ中传播的速度大
B．该光在介质Ⅱ中传播的速度大
C．该光在介质Ⅰ中和介质Ⅱ中传播的速度之比为
D．该光在介质Ⅱ中和介质Ⅰ中传播的速度之比为
BD
二、折射率
三、几种反射现象与反射定律
1.平面镜成像
平面镜成像特点是像与物对称于镜面。等大、正立、分居镜面两侧。成像原理是光的反射定律，成像规律是对称性。
2.镜面反射
以平面镜为例，每条入射光线都遵循光的反射定律，由于它们的法线互相平行，故不改变光束的性质。即入射光为平行光 ，反射光也为平行光；入射光为发散光 ，反射光也为发散光；入射光为会聚光 ，反射光也为会聚光。
三、几种反射现象与反射定律
3.漫反射
反射面不平，每条入射光的法线是不平行的。当入射光是一束平行光时，虽然每条光线仍遵循光的反射定律，但反射光是不平行的，向各个方向都有。如图，从不同方向看黑板上写的字都能看到，这种现象就是漫反射。
三、几种反射现象与反射定律
例5
例5
四、正确理解光的折射定律和反射定律
1.在掌握折射定律时，首先要理解根据入射光线确定折射光线的方法，体会定律在确定一条光线时采用的“空间--平面--线” 的科学表述方式，其次定律给出了＝n，这个常数n就是这种介质的折射率。
2.在光的折射中，注意光线偏折的方向。如果光线从折射率小的介质射向折射率大的介质，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）。光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，但并非一定要变化，当光垂直界面入射时光的传播方向就不变化。
四、正确理解光的折射定律和反射定律
1.在掌握折射定律时，首先要理解根据入射光线确定折射光线的方法，体会定律在确定一条光线时采用的“空间--平面--线” 的科学表述方式，其次定律给出了＝n，这个常数n这种介质的折射率。
2.在光的折射中，注意光线偏折的方向。如果光线从折射率小的介质射向折射率大的介质，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）。光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，但并非一定要变化，当光垂直界面入射时光的传播方向就不变化。
四、正确理解光的折射定律和反射定律
3.光在同一种非均匀介质中传播时，也会发生折射现象。即光线向着折射率变大的方向传播时，光线逐渐靠近法线，且光线不断发生弯曲。光线向折射率变小的方向传播时，光线逐渐远离，发现同样光线也是不断发生弯曲。
4.地球大气层的密度不均匀，越接近地球表面，空气密度越大，折射率也越大。光由真空进入空气中时，传播方向只有微小的变化，虽然如此，有时仍然不能不能不考虑空气的折射效应。
四、正确理解光的折射定律和反射定律
如图表示来自一个遥远的天体的光，穿过地球大气层时被折射的情境。覆盖着地球表面的大气越接近地表、越稠密折射率也越大。我们可以把地球表面上的大气看成是由折射率不同的许多水平气层组成的。星光从一个气层进入下一个气层时要折向法线方向。结果我们看到的星星的位置比它的实际位置要高一些，这种效应越是接近地平线就越明显，我们看到的靠近地平线的星星的位置要比它的实际位置高37′，这种效应叫做蒙气差，是天文观测中必须考虑的。
解决光的折射问题和反射问题的思路
(1)根据题意正确画出光路图。
(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，注意入射角、
反射角、折射角的确定。
(3)利用反射定律、折射定律求解。
(4)注意光路的可逆性的利用。　
四、正确理解光的折射定律和反射定律
作业
1.先复习今天所讲基础内容；
2.完成分层课后习题及导学案达标检测并且拍照上传到学科群；
3.预习第二课时测定玻璃折射率的实验。