2018-2019版高中物理 第四章 光的折射 1 光的折射定律課件 教科版選修3-4.ppt

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1光的折射定律,第四章光的折射,[學(xué)習(xí)目標(biāo)],1.掌握光的反射及反射定律.2.掌握光的折射及折射定律.3.掌握介質(zhì)的折射率的概念，了解介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系.4.會(huì)依據(jù)光的反射定律和折射定律作出光路圖.,內(nèi)容索引,,重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān),自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實(shí)基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),一、光的反射和折射1.光的反射(1)反射現(xiàn)象：當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的時(shí)，一部分光仍回到的介質(zhì)里繼續(xù)傳播的現(xiàn)象.(2)反射定律：反射光線與入射光線、法線處在內(nèi)，反射光線與入射光線分別位于；反射角入射角.,分界面,原來(lái),同一平面,法線的兩側(cè),等于,2.光的折射(1)光的折射現(xiàn)象當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，另一部分光進(jìn)入第二種介質(zhì)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象.,圖1,(2)折射定律(如圖1所示)入射光線、折射光線和法線在內(nèi)，入射光線與折射光線分居；與________________之比為一常數(shù).,同一平面,法線兩側(cè),入射角的正弦值,折射角的正弦值,二、介質(zhì)的折射率1.折射率(1)定義：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，與________________之比，叫做這種介質(zhì)的折射率，即n＝(2)折射率與光速的關(guān)系：某種介質(zhì)的折射率n，等于光在中的傳播速度c與光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n＝2.對(duì)折射率n的理解由于c＞v，故任何介質(zhì)的折射率n都(填“大于”“小于”或“等于”)1.,入射角i的正弦值,折射,角r的正弦值,真空,大于,1.判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一定發(fā)生變化.()(2)入射角增大為原來(lái)的2倍，折射角和反射角也都增大為原來(lái)的2倍.()(3)介質(zhì)的折射率越大，光在這種介質(zhì)中傳播速度越大.()(4)由折射率的定義式n＝得出，介質(zhì)的折射率與入射角i的正弦成正比，與折射角r的正弦成反比.(),[即學(xué)即用],,,,,答案,2.一束光從真空進(jìn)入某介質(zhì)，方向如圖2所示，則該介質(zhì)的折射率為_(kāi)___.若光在真空中的傳播速度為c，則光在該介質(zhì)中的傳播速度為_(kāi)_____.,答案,圖2,重點(diǎn)探究,一、折射率,[導(dǎo)學(xué)探究]如表所示是在探究光由真空射入某種透明介質(zhì)發(fā)生折射的規(guī)律時(shí)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).請(qǐng)?jiān)诒砀窕A(chǔ)上思考以下問(wèn)題：,(1)隨著入射角的增大，折射角怎樣變化？答案折射角增大.(2)當(dāng)入射角與折射角發(fā)生變化時(shí)，有沒(méi)有保持不變的量(誤差允許范圍內(nèi))?答案入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不變.,答案,[知識(shí)深化]對(duì)折射率的理解(1)折射率n是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，它的大小由介質(zhì)本身和光的頻率共同決定，與入射角、折射角的大小無(wú)關(guān)，與介質(zhì)的密度沒(méi)有必然聯(lián)系.(2)折射率的計(jì)算i為真空中的光線與法線的夾角，不一定為入射角；而r為介質(zhì)中的光線與法線的夾角，也不一定為折射角.,D.同一頻率的光由真空進(jìn)入某種介質(zhì)時(shí)，折射率與光在介質(zhì)中的波長(zhǎng)成反比,例1(多選)關(guān)于折射率，下列說(shuō)法正確的是,√,√,答案,解析,解析介質(zhì)的折射率是一個(gè)反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，由介質(zhì)本身和入射光的頻率共同決定，與入射角、折射角無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由于真空中的光速是個(gè)定值，故n與v成反比，選項(xiàng)C正確；由于v＝λf，當(dāng)f一定時(shí)，v與λ成正比，又n與v成反比，故n與λ也成反比，選項(xiàng)D正確.,折射率n反映了介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)，它的大小只由介質(zhì)本身和入射光的頻率決定，與入射角和折射角的大小無(wú)關(guān)，切不可認(rèn)為n與入射角的正弦成正比，與折射角的正弦成反比.,例2(多選)兩束不同頻率的單色光a、b從空氣平行射入水中，發(fā)生了如圖3所示的折射現(xiàn)象(α>β).下列結(jié)論中正確的是A.在水中的傳播速度，光束a比光束b大B.在水中的傳播速度，光束a比光束b小C.水對(duì)光束a的折射率比水對(duì)光束b的折射率小D.水對(duì)光束a的折射率比水對(duì)光束b的折射率大,√,√,答案,解析,圖3,二、光的反射定律和折射定律,[導(dǎo)學(xué)探究]在岸上往平靜的水面觀察，我們既可以看見(jiàn)水中的魚(yú)，又可以看見(jiàn)岸上樹(shù)的倒影.(1)這兩種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因相同嗎？答案不相同.看見(jiàn)水中的魚(yú)是光的折射現(xiàn)象，看見(jiàn)岸上樹(shù)的倒影是光的反射現(xiàn)象.(2)有經(jīng)驗(yàn)的漁民叉魚(yú)時(shí)，不是正對(duì)著看到的魚(yú)去叉，而是對(duì)著所看到魚(yú)的下方叉，這是為什么？答案從魚(yú)上反射的光線由水中進(jìn)入空氣時(shí)，在水面上發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進(jìn)入人眼，人眼會(huì)逆著折射光線的方向看去，就會(huì)覺(jué)得魚(yú)變淺了，所以叉魚(yú)時(shí)要對(duì)著所看到的魚(yú)的下方叉.,答案,[知識(shí)深化]反射定律和折射定律應(yīng)用的步驟(1)根據(jù)題意畫(huà)出光路圖.(2)利用幾何關(guān)系確定光路圖中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、反射角、折射角均是光線與法線的夾角.(3)利用反射定律、折射定律及幾何規(guī)律列方程求解.,例3如圖4所示為某種透明介質(zhì)的截面圖，△AOC為等腰直角三角形，BC為半徑R＝12cm的四分之一圓弧，AB與水平屏幕MN垂直并接觸于A點(diǎn).一束紅光射向圓心O，在AB分界面上的入射角i＝45，結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個(gè)亮斑.已知該介質(zhì)對(duì)紅光的折射率為n＝求兩個(gè)亮斑與A點(diǎn)間的距離分別為多少.,答案,解析,答案見(jiàn)解析,圖4,解析光路圖如圖所示，設(shè)折射光斑為P1，折射角為r，根據(jù)折射定律得,設(shè)反射光斑為P2，由幾何知識(shí)可得△OAP2為等腰直角三角形，故AP2＝12cm.,解析光路圖如圖所示：,例4如圖5所示，△ABC為直角三角形三棱鏡的橫截面，∠ABC＝30.有一細(xì)光束MN射到AC面上，且MN與AC的夾角也為30，該光束從N點(diǎn)進(jìn)入棱鏡后再經(jīng)BC面反射，最終從AB面上的O點(diǎn)射出，其出射光線OP與BC面平行.(1)作出棱鏡內(nèi)部的光路圖(不必寫出作圖過(guò)程)；,答案,解析,答案見(jiàn)解析圖,圖5,因?yàn)棣?＝θ4＝60，所以θ3＝θ2.又由幾何關(guān)系知2θ3＝60，所以θ3＝30.,(2)求出此棱鏡的折射率.,答案,解析,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1,2,3,4,1.(對(duì)折射率的理解)(多選)一束光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2，方向如圖6所示，下列對(duì)于1、2兩種介質(zhì)的光學(xué)屬性的判斷正確的是A.介質(zhì)1的折射率小B.介質(zhì)1的折射率大C.光在介質(zhì)1中的傳播速度大D.光在介質(zhì)2中的傳播速度大,√,√,答案,圖6,1,2,3,4,2.(折射定律的應(yīng)用)一束光線從空氣射入折射率為的介質(zhì)中，入射角為45，在界面上入射光的一部分被反射，另一部分被折射，則反射光線和折射光線的夾角是A.75B.90C.105D.120,√,答案,解析,1,2,3,4,3.(折射率的計(jì)算)如圖7所示為直角三棱鏡的截面圖，一條光線平行于BC邊入射，經(jīng)棱鏡折射后從AC邊射出.已知∠A＝θ＝60，光在真空中的傳播速度為c.求：(1)該棱鏡材料的折射率；,答案,解析,圖7,1,2,3,4,解析作出完整的光路如圖所示.,根據(jù)幾何關(guān)系可知φ＝∠B＝30，所以α＝60.,因?yàn)棣粒溅龋?0，所以β＝γ.β＋γ＝∠A＝60，故β＝γ＝30.,1,2,3,4,(2)光在棱鏡中的傳播速度.,答案,解析,1,2,3,4,4.(折射定律的應(yīng)用)如圖8所示，截面為四分之一圓的透明柱體放在水平面上，圓的半徑為R，一束單色光水平照射在柱體的曲面上，入射點(diǎn)A與圓心O的連線與豎直方向的夾角為30，在A點(diǎn)的折射光線照射到BO面上再發(fā)生反射和折射，反射光線剛好照射到C點(diǎn).求：(1)透明柱體對(duì)該光的折射率；,答案,解析,圖8,1,2,3,4,解析經(jīng)A點(diǎn)折射后的光線在BO面上的反射和折射光路如圖所示，設(shè)在水平面上和C點(diǎn)關(guān)于BO對(duì)稱的點(diǎn)為E點(diǎn)，,即∠EAF＝60，由一束單色光水平照射在柱體的曲面上可知光線在A點(diǎn)的入射角i＝60，折射角r＝30，,1,2,3,4,(2)光線在BO面上折射后，折射光線落在水平面上的光點(diǎn)到O點(diǎn)的距離.,答案,解析,解析由幾何關(guān)系可知，光線在BO面上的入射角也為30，根據(jù)光路可逆性可知，光線在BO面上的折射角為60，根據(jù)幾何關(guān)系有,