主题四 1 折射定律导学案 2027届高三物理一轮复习（浙江专版）

这是一份主题四 1 折射定律导学案 2027届高三物理一轮复习（浙江专版），共8页。学案主要包含了折射定律，折射率等内容，欢迎下载使用。
学习目标
1.知道法线、入射角、反射角、折射角的含义。
2.理解折射率的概念和光的折射定律,知道折射率与光速的关系。
3.结合生活中的光学现象,能用反射、折射规律进行解释,培养学习物理的兴趣和社会责任感。
 情境探究
探究点1 光的反射和折射
在岸上往平静的水面观察,我们既可以看见水中的鱼,又可以看见岸上树的倒影。
(1)这两种现象分别是光的什么现象?
(2)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,这是为什么?
提示:(1)光的折射、光的反射。
(2)渔民对着所看到鱼的下方叉,是因为光的折射使鱼的虚像位置比实际位置浅,实际鱼的位置更深。
探究点2 折射率的理解
某近视眼镜镜片折射率为2,假设光在空气中的传播速率为3.0×108 m/s。
(1)光在镜片中的传播速度多大?
(2)若光从空气以入射角i=45°射入镜片,折射角多大?
提示:(1)v=cn=3.0×1082 m/s=2.12×108 m/s。
(2)sin r=sinin=sin45°2=12,
解得r=30°。
一、折射定律
二、折射率
注意:n=sinθ1sinθ2,其中θ1为空气或真空中光线与法线的夹角,θ2为介质中光线与法线的夹角,n不一定为入射角正弦与折射角正弦的比值。
要点一 光的反射、折射的综合应用
利用反射定律和折射定律解题的步骤
(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、角关系时,要注意入射角、折射角均是光线与法线的夹角。
(3)利用反射定律、折射定律、折射率公式、光路可逆及几何规律列式求解。
[典例1] (折射定律的理解)如图所示的虚线表示两种介质的界面及其法线,实线表示一束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是折射光线
B.aO是入射光线
C.cO是反射光线
D.PQ表示两种介质的界面
解析:B 由于反射角等于入射角,入射光线、反射光线关于法线对称,由题图可知aO、Ob应是入射光线或反射光线,PQ是法线,MN表示两种介质的界面。又因为折射光线与入射光线位于法线两侧,则aO是入射光线,Ob是反射光线,Oc是折射光线。故选B。
[典例2] (对折射定律的应用)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)当入射角变为45°时,折射角的正弦值为多大?
答案:(1)见解析图 (2)66
解析:(1)光路图如图所示,其中AO为入射光线,OB为折射光线,OC为反射光线。
(2)n12=sin60°sin30°=3,当入射角为45°时,n12不变,
由n12=sin θ1sin θ2得sin θ2=sin θ1n12=sin45°3=66。
要点二 对折射率的理解和计算
理解折射率的定义,掌握折射率公式n=sin θ1sin θ2且与光速关系为n=cv(c为真空中光速,v为介质中光速)。注意θ1是光线在空气或真空中与法线的夹角,θ2为介质中光线与法线的夹角,解题时需要绘制光路图,确定光路图中的边、角关系,结合三角函数进行运算。
[典例3] (三棱镜中折射率的计算)如图所示,等腰三棱镜ABC的顶角∠A=30°,一束单色光与AB成30°角射入三棱镜,恰能垂直AC射出,则三棱镜的折射率为( )
A.332B.3
C.2D.2
解析:B 单色光恰能垂直AC射出,则在AB界面的折射角为r=∠A=30°,在AB界面的入射角为i=90°-30°=60°,三棱镜的折射率n=sinisinr=3,故选B。
[典例4] (半圆柱形玻璃砖折射率的计算)(山东)半径为22 cm的半圆形玻璃砖横截面如图所示,底部等腰梯形区域充满不反射、不透光的吸光性材料。梯形下底中点与圆心O重合,下底为22 cm,上底为2 cm,高为1 cm。单色光线从左侧入射,方向始终平行于直径AB。当入射点从A点逐渐向上移动至C点时,光线恰能从玻璃砖另一侧射出,C点与AB的距离为2 cm,该玻璃的折射率为( )
A. 2B.5C.102D.52
解析:C 根据题意作出光线进入玻璃砖过程的法线,标出入射角i和折射角r,如图所示,由几何关系有sin i=ℎ1R=2cm22 cm=22,可得i=45°,则α=180°-2i=90°,由几何关系可得OD=ℎ2sini=2 cm,则sin r=ODOD2+R2=210=55,则该玻璃的折射率为n=sinisinr=102,故选C。
[典例5] (利用光路图解决折射问题)宝石的折射率是区分宝石级别的一个重要指标。如图所示,某圆柱体宝石的横截面是以O为圆心、以R为半径的圆形。一单色光在横截面所在平面内,从圆周上的A点射入宝石,从B点射出,∠α=60°,∠AOB=120°。已知真空中的光速为c,不考虑光在A、B位置的反射。(答案均可保留根号)
(1)完成光路图,并求宝石对该单色光的折射率;
(2)求该单色光在宝石中传播的时间。
答案:(1)图见解析 3 (2)3Rc
解析:(1)光路图如图所示,由几何关系得β=30°,
又α=60°,有n=sinαsinβ=3。
(2)由n=cv,得v=3c3,假设该单色光在宝石中的光程为s,则由几何关系,得s=3R,
故可知光的传播时间为t=sv=3Rc。
解决光的折射问题的思路