人教版 (2019)1 光的折射课文内容ppt课件

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一、折射定律1.光的折射一般来说,光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时,一部分光会返回到　　　　　　介质,这个现象叫作光的反射;另一部分光会进入　　　　　介质,这个现象叫作光的折射。 
2.折射定律 一般画成虚线(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。
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.物理意义折射率是一个与介质有关的常数,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　　　　。 3.折射率的特点(1)真空的折射率为1,空气的折射率近似为1,任何介质的折射率都　 　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
情境链接将一根筷子竖直插入装有水的玻璃杯中,从水平方向看去,浸在水中的这段筷子产生了侧移,而且变粗了。这个现象蕴含着什么物理规律呢?
易错辨析(1)光从一种介质进入另一种介质时传播方向就会变化。(　　)(2)入射光线、折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,光路是不可逆的。(　　)(4)在光的折射现象中,入射角总大于折射角。(　　)(5)根据 ,介质的折射率与介质中的光速成反比。(　　)
光垂直射入另一种介质时,传播方向不变。
光的反射、折射现象中,光路均可逆。
光从介质射向空气时,入射角小于折射角。
探究点一　对光的折射现象、折射定律的理解
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。你知道这是为什么吗?
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,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。
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。
2.对折射定律的三点理解(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)“成正比”:“入射角的正弦与折射角的正弦成正比”,即 =n,折射角θ2随入射角θ1的变化而变化,入射角θ1的正弦与折射角θ2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。
【例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。
方法技巧　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、法线、入射角和折射角。(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 ,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。
对点演练1.如图所示,平静湖面岸边的垂钓者,眼睛恰好位于岸边P点正上方h1=1.2 m的高度处,水面与P点等高,浮标Q与P点的距离s1=1.6 m,鱼饵灯M在浮标正前方s2=0.9 m处的水下,垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住,已知水的折射率 n= ,眼睛、P、Q、M在同一竖直面内,求鱼饵灯离水面的深度h2。
探究点二　对折射率的理解
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:
(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。
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 。(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)同一介质对不同颜色的光的折射率不同,按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫顺序依次增大。
【例2】 将自然光引入室内进行照明是一种新型的绿色能源技术。某科技兴趣小组设计了一种接收太阳光的实验装置,过装置中心轴线的截面如图所示,上部的集光球是半径为R的某种均匀透明材料的半球体,下部为导光管,两部分的交界面是PQ。若只有PQ上方高度h= R范围内的光束平行于PQ射入后,能直接通过PQ面进入导光管(不考虑集光球内表面的反射),求该材料的折射率。
解析 由于不考虑集光球内表面的反射,所以最上面的一束光线的光路图如图所示
方法技巧　解决折射率问题的注意点(2)所有介质的折射率都大于1。
对点演练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?
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。
(4)折射率不会变化,折射率由介质和入射光线的频率决定,跟入射角的大小无关。
1.(折射定律的理解、光路图)光由空气射入半圆形玻璃砖,再由玻璃砖射入空气,O点是半圆形玻璃砖的圆心,下列情况可能发生的是(　　)
解析 光线在圆心处发生反射和折射,B、C错误;当光从空气进入玻璃后,折射角小于入射角,当光从玻璃进入空气后,折射角大于入射角,A错误,D正确。
2.(折射率的理解)关于折射率,下列说法正确的是(　　)
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 可知,选项C正确,D错误。
3.(折射定律在生活中的应用)(2023湖北襄阳高二期中)如图所示,两个并排而且深度相同的水池,一个装水,另一个未装水,在两池的中央各竖立着一根长度相同而且比池深略高的标杆。在同一时刻,当阳光斜照时就会在池底形成杆的影子,下列说法正确的是(　　)
A.两池中标杆影子长度相同B.装水的池中标杆影子较长C.未装水的池中标杆影子较长D.不能确定哪个影子较长
解析 未装水时,因光沿直线传播,光从杆顶照射到池底的P点,而装水时,光沿直线传播,从杆顶照射到水面时发生折射,由于折射角小于入射角,故照射到池底的Q点,如图所示,可知未装水的池中标杆影子较长,故选C。
4.(折射定律的应用、折射率的计算)(多选)如图所示,光在真空和某介质的界面MN上发生偏折,那么下列说法正确的是(　　)A.光是从真空射向介质B.介质的折射率约为1.73C.光在介质中的传播速度约为1.73×108 m/sD.反射光线与折射光线成60°角