第四章　1　光的折射—2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共26张PPT)

(共26张PPT)
1　光的折射
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一、折射定律
1.光的折射
光从第1种介质斜射到该介质与第2种介质的分界面时,一部分光会进入第2种介质的现象。
2.折射定律
(1)内容: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法线的　　　　;入射角的　　　　与折射角的　　　　成正比。?
(3)在光的折射现象中,光路是可逆的。
同一平面
两侧　
正弦
正弦
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二、折射率
1.概念
光从　　　　射入某种介质发生折射时,入射角的　　　　与折射角的　　　　之比,叫作这种介质的绝对折射率,简称折射率,用符号n表示。?
2.物理意义
是一个与　　　有关的常数,反映介质的光学性质。常数越大,光线以相同入射角从真空斜射入这种介质时偏折的角度越　　,折射角越　　。?
3.折射率的特点
(1)任何介质的折射率都　　　1,真空(或空气)的折射率为1。?
(2)折射率等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比,即n=
。
真空
正弦
正弦
介质
大
小
大于
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1.正误判断
(1)光从一种介质进入另一种介质时传播方向就会变化。(　　)
(2)介质的密度越大,其折射率一定也越大。(　　)
(3)光从真空斜射入任何介质时,入射角均大于折射角。(　　)
(4)折射定律是确定折射光线位置的规律。(　　)
(5)光的折射率随入射角增大而增大。(　　)
(6)介质的折射率越大,光在这种介质中的传播速度越小。(　　)
×
解析:如果光垂直分界面入射时,光的传播方向就不会变化。
×
解析:介质的折射率与介质的密度没有必然联系,密度大,其折射率不一定大。
√
√
×
√
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2.(多选)关于光的反射与折射,下列说法正确的是
(　　)
A.光发生反射时,光的传播方向不一定改变
B.光发生反射时,光的传播方向可能偏转90°
C.光发生反射时,光的传播方向一定改变
D.光发生折射时,一定伴随着反射现象
答案:BCD　
解析:发生反射时,光的传播方向一定发生改变,且可以改变90°,A项错,B、C两项对;发生折射时,一定伴随着反射现象,但有反射现象,不一定有折射现象,D项对。
问题一
问题二
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对光的折射现象、折射定律的理解
情境探究
有经验的渔民叉鱼时,不是正对着看到的鱼去叉,而是对着所看到鱼的下方叉,如图所示。你知道这是为什么吗?
问题一
问题二
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要点提示:
从鱼身上反射的光线由水中进入空气时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼逆着折射光线的方向看去,就会觉得鱼变浅了,眼睛看到的是鱼的虚像,在鱼的上方,所以叉鱼时要瞄准像的下方,如图所示。
问题一
问题二
当堂检测
知识归纳
1.对折射现象的理解
(1)特殊情况:当光垂直于界面入射时,光的传播方向不变,但光速变了,因此也属于折射。
(2)光线的偏折方向:光线从折射率小的介质斜射入折射率大的介质,折射光线向法线偏折,反之将偏离法线。
(3)光路可逆性:光由介质射入空气或真空时,折射角θ2大于入射角θ1。根据光路可逆,可认为光由空气或真空以入射角θ2入射,对应的折射角为θ1。
问题一
问题二
当堂检测
2.对折射定律的理解
(1)“同面内”:“折射光线与入射光线、法线在同一平面内”,这句话大体上说明了三线的空间位置。
(2)“线两旁”:“折射光线与入射光线分居在法线两侧”,这句话把折射光线的位置又进一步确定,使得折射光线的“自由度”越来越小。
(3)“正比律”:“入射角的正弦与折射角的正弦成正比”,即
=n,折射角r随入射角i的变化而变化,入射角i的正弦与折射角r的正弦之比是定值,当入射光线的位置、方向确定时,折射光线的位置、方向就唯一确定了。
光的折射定律是光从一种介质射向另一种介质中时,在传播过程中遵循的必然规律。
问题一
问题二
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典例剖析
例题1如图所示,一小孩站在宽6
m的河边,在他正对面的岸边有一距离河面高度为3
m的树,树的正下方河底有一块石头,小孩向河面看去,可同时看到树顶和石头两者的像,并发现两个像重合,若小孩的眼睛离河面高为1.5
m,河水的折射率为
,试估算河水深度。
问题一
问题二
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解析:树顶反射和石头折射成像的光路图如图所示
答案:5.3
m
问题一
问题二
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规律方法
解决光的折射问题的方法
(1)根据题意准确、规范地画出光路图,确定好界面和法线。
(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系。
(3)利用折射定律n=
,折射率公式列式求解,必要时可利用光路可逆原理辅助解题。
问题一
问题二
当堂检测
变式训练1一条光线以40°的入射角从真空射到平板透明材料上,光的一部分被反射,一部分被折射,折射光线与反射光线的夹角可能是(　　)
A.小于40°
B.在50°~100°之间
C.在100°~140°之间
D.大于140°
答案:C　
解析:
由
>1得折射角θ2<θ1=40°,由反射定律得θ3=θ1=40°,如图所示,故折射光线与反射光线的夹角φ=180°-θ3-θ2=140°-θ2,所以100°<φ<140°,故选项C正确。
问题一
问题二
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对折射率的理解
情境探究
下表是在探究光由真空射入某种透明介质发生折射时得到的实验数据,请在表格基础上思考以下问题:
问题一
问题二
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(1)随着入射角的增大,折射角怎样变化?
(2)当入射角与折射角发生变化时,有没有保持不变的量?
?
?
要点提示:(1)折射角增大。
(2)在误差允许的范围内,
保持不变。
问题一
问题二
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知识归纳
1.折射率的含义:(1)当光由真空射入某种介质时,入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的,但入射角与折射角正弦值的比值是一个常数,即介质的折射率。
(2)不同介质具有不同的常数,说明折射率反映了该介质的光学特性。
2.折射率与光速的关系:(1)光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关,即n=
。(2)由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v,所以任何介质的折射率n都大于1。
3.决定因素:(1)由介质本身及光的性质共同决定,不随入射角、折射角的变化而变化。(2)不同颜色的光对同一介质的折射率不同,按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫顺序依次增大。
问题一
问题二
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典例剖析
例题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)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大小。
(3)当入射角变为45°时,折射角的正弦值是多大?
(4)当入射角增大或减小时,玻璃的折射率是否变化?
问题一
问题二
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解析:(1)由题意知入射角θ1=60°,反射角θ'=60°,折射角θ2=180°-60°-90°=30°,光路图如图所示。
问题一
问题二
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技巧点拨
解决折射率问题的注意点
(2)所有介质的折射率都大于1。
问题一
问题二
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变式训练2如图所示,一束激光垂直于AC面照射到等边玻璃三棱镜的AB面上。已知AB面的反射光线与折射光线的夹角为90°。光在真空中的传播速度为c。求:
(1)玻璃的折射率。
(2)激光在玻璃中传播的速度。
问题一
问题二
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解析:(1)如图所示,由几何关系知:光在AB界面的入射角θ1=60°,折射角θ2=30°
问题一
问题二
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1.关于折射率,下列说法正确的是(　　)
D.以上说法都不对
答案:C　
解析:某种介质的折射率只与介质本身有关,与角度无关,选项A错误;介质的折射率都大于1,选项B错误;由n=
可知,选项C正确,D错误。
问题一
问题二
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2.(多选)关于光的折射,下列说法错误的是(　　)
A.折射光线一定在法线和入射光线所确定的平面内
B.入射光线和法线与折射光线不一定在一个平面内
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
答案:B
C　
解析:根据折射定律,入射光线、折射光线和法线一定在同一平面内,选项B错误;入射角不一定总大于折射角,选项C错误。
问题一
问题二
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3.一束光线与水面方向成30°,从空气射入水中,其反射光线和折射光线恰好垂直,则反射角和折射角分别为(　　)
A.30°,30°
B.60°,60°
C.60°,30°
D.30°,60°
答案:C　
解析:
画光路图如图所示,入射角与反射角相等,故入射角为60°,反射角也为60°,故选项A、D错误;由几何知识,折射角为30°,故选项B错误,C正确。
问题一
问题二
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4.(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°,折射光路如图所示,则下列说法正确的是(　　)
A.此介质折射率为
B.此介质折射率为
C.相对于空气此介质是光密介质
D.光在介质中的速度比在空气中大
答案:B
C