物理：13.1《光的折射和反射》課件(新人教版選修3-4).ppt

知識導(dǎo)航 本章講的光可分為兩部分即幾何光學(xué)和物理光學(xué)幾何光學(xué)根據(jù)光的直線傳播、光的反射定律、光的折射定律研究光學(xué)知識；物理光學(xué)研究光的本性，學(xué)習(xí)光的干涉、衍射、偏振、色散現(xiàn)象，從波的角度認(rèn)識光并討論一些與光的本性有關(guān)的實(shí)例 本章的重點(diǎn)是光的折射定律，全反射概念及各種光路圖的作法難點(diǎn)是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)和全反射現(xiàn)象,學(xué)法指導(dǎo) (1)本章始終貫穿一個(gè)模型“光線”，引入光線，能形象地表示出光的傳播路徑和方向，作出光路圖可以把光問題轉(zhuǎn)化為幾何問題，便于研究 (2)通過機(jī)械波的學(xué)習(xí)，使我們知道干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象本章內(nèi)容的特點(diǎn)是絕大多數(shù)的現(xiàn)象在生活中不易被感知，要類比機(jī)械波的特點(diǎn)和規(guī)律來掌握光的波動(dòng)學(xué)說的理論，形成完整的知識體系,考綱須知,插在水中的筷子，看上去好像在水面處折斷了；盛了水的碗，看上去好像變淺了，這是什么原因？,1光射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，一部分返回原來介質(zhì)的現(xiàn)象叫 ，另一部分進(jìn)入另一介質(zhì)，這種現(xiàn)象叫 2光的反射和折射遵循的規(guī)律分別叫 在反射和折射現(xiàn)象中， 是可逆的 3光從 射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角1的 與折射角2的 之比，叫該介質(zhì)的絕對折射率，簡稱折射率用 表示即：n .,光的反射,光的折射,光的反射定,律、光的折射定律,光路,真空中,正弦,正弦,n,反射定律：反射光線在入射光線和法線所決定的平面內(nèi)，它與入射光線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角 說明：入射光線、反射光線與法線必共面.,如圖所示，當(dāng)光線入射到兩種介質(zhì)的分界面上時(shí)，一部分光被反射回原來介質(zhì)，即反射線OB.另一部分光進(jìn)入第二種介質(zhì)，并改變了原來的傳播方向，即光線OC，這種現(xiàn)象叫做光的折射現(xiàn)象，光線OC稱為折射光線 實(shí)驗(yàn)證明，折射光線仍在入射面內(nèi)，與入射光線分居法線兩側(cè)，折射光線與法線的夾角稱為折射角(r),特別提醒： 光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般要發(fā)生變化，但并非一定要變化，當(dāng)光垂直界面入射時(shí)光的傳播方向就不變化.,(1)內(nèi)容：折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)入射角的正弦與折射角的正弦成正比 (2)折射率：光從真空斜射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角i的正弦跟折射角r的正弦之比n，叫做這種介質(zhì)的折射率：,特別提醒： 折射率與光速的關(guān)系：某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中傳播速度v之比，即n 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)本身及入射光的頻率決定，與入射角、折射角的大小無關(guān),不同介質(zhì)折射率不同，而它們的密度也往往不同，那么介質(zhì)的折射率與其密度有什么關(guān)系？是不是介質(zhì)的密度越大，其折射率就越大？ 解析：介質(zhì)的折射率與介質(zhì)的密度沒有必然的聯(lián)系，密度大，折射率未必大，如水和酒精，水的密度較大，但水的折射率較小.,演 示 文 稿 1 2 3 后 等,不朽凡人 /0/387/ 邪圤夻,(1)常規(guī)思路 根據(jù)題意畫出正確的光路圖 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、折射角均是與法線的夾角 利用折射定律、折射率公式列式求解,(2)玻璃磚對光的折射問題 常見的玻璃磚有半圓形玻璃磚和長方形玻璃磚對于半圓形玻璃磚若光線從半圓面射入，且其方向指向圓心，則其光路圖如圖甲所示，光線只發(fā)生一次偏折對于兩個(gè)折射面相互平行的長方形玻璃磚，其折射光路如圖乙所示，光線經(jīng)過兩次折射后，出射光線與入射光線的方向平行，但發(fā)生了側(cè)移,特別提醒： 畫光路圖時(shí)應(yīng)注意的問題 (1)光路是可逆的 (2)垂直界面入射的光線，折射光線與入射光線在同一直線上 (3)過半圓形玻璃磚圓心的光線在圓弧處不偏折,如圖所示，一條光線由空氣射到半圓玻璃磚表面的圓心處，玻璃磚的半圓表面上(反射面)鍍有銀，則圖示幾個(gè)光路圖中，能正確、完整地表示光線行進(jìn)過程的是 ( ),答案：C 解析：在圓心處發(fā)生折射和反射，進(jìn)入半圓表面后沿原路返回，光從玻璃射向空中時(shí)在界面上發(fā)生反射和折射,如圖所示，M、N為兩個(gè)平面鏡，S點(diǎn)為一發(fā)光點(diǎn)，P和S點(diǎn)均在紙面內(nèi)由S點(diǎn)發(fā)出的一條光線先經(jīng)平面鏡M反射再射向平面鏡N，經(jīng)平面鏡N反射后通過P點(diǎn)試畫出這條光線的光路,解析：根據(jù)像和物關(guān)于平面鏡對稱的規(guī)律，先找出S點(diǎn)在平面鏡M中的虛像S1點(diǎn)，如圖所示，虛像S1對于平面鏡N而言相當(dāng)于發(fā)光點(diǎn)，再找出S1在平面鏡N中的虛像S2，連接S2P，交平面鏡N于D2點(diǎn)，連接D2S1交平面鏡M于D1，連接SD1，則光線SD1、D1D2、D2P即為所要作的光線,如圖所示，S為點(diǎn)光源，MN為平面鏡(1)用作圖法畫出通過P點(diǎn)的反射光線所對應(yīng)的入射光線；(2)確定其成像的觀察范圍,解析：這是一道關(guān)于平面鏡成像問題的考題，主要考查對平面鏡成像規(guī)律的認(rèn)識，平面鏡成像的特點(diǎn)是：等大正立的虛像方法是先確定像點(diǎn)的位置，然后再畫符合要求的光線以及與之對應(yīng)的入射光線,(1)先確定S對應(yīng)的像S，連接PS與MN交于Q點(diǎn)，Q點(diǎn)即是過P點(diǎn)的反射點(diǎn)連接SQ即得對應(yīng)的入射光線，如圖甲所示 (2)由對稱性確定S后，過S連接MN兩端點(diǎn)的邊界光線SM和SN，此區(qū)域即為像點(diǎn)S的觀察范圍，如圖乙所示.,光在某種介質(zhì)中的傳播速度是1.73108m/s，要使光由這種介質(zhì)射入空氣時(shí)折射光線與反射光線成90夾角，求入射角,答案：30 點(diǎn)評：根據(jù)題意，正確作出光路圖，明確入射角、反射角、折射角間的關(guān)系是解答此題的關(guān)鍵,答案：60,在新世紀(jì)來臨之際，我國天文工作者通過計(jì)算確定了我國新世紀(jì)第一道曙光的到達(dá)地浙江省溫嶺的石塘鎮(zhèn)(天文學(xué)規(guī)定：太陽上邊緣發(fā)出的光線與地球相切于A點(diǎn)的時(shí)刻，就是A點(diǎn)的日出時(shí)刻，如圖所示)但由于地球大氣層的存在，光線會發(fā)生折射，因此地球上真實(shí)看到日出的時(shí)刻與天文學(xué)規(guī)定的日出時(shí)刻有所不同,已知：地球平均半徑為6371km，日地距離約為1.5108km，假設(shè)A點(diǎn)為石塘鎮(zhèn)，地球大氣層厚度約為20km，若認(rèn)為大氣層是均勻的，且折射率為1.00028，則由于大氣層的存在，石塘鎮(zhèn)看到真實(shí)日出的時(shí)刻比天文學(xué)規(guī)定的第一道曙光到達(dá)要 ( ) A提前5h B提前50s C推遲5s D推遲50s,解析：根據(jù)題意作出示意圖如圖所示，其中A點(diǎn)表示石塘鎮(zhèn)，DF，BG為太陽的第一道曙光，由圖可知，如果沒有大氣層，那么，A點(diǎn)只有等到地球轉(zhuǎn)到B點(diǎn)時(shí)才能看到第一道曙光，然而，由于大氣層的折射，在A點(diǎn)就可以看到曙光 由此可見，石塘鎮(zhèn)的第一道曙光會提前出現(xiàn),答案：B 點(diǎn)評：這是一道光學(xué)知識應(yīng)用能力題，要求用光的折射定律解釋地球上真正看到日出的時(shí)刻與天文上規(guī)定的日出時(shí)刻有所不同的物理現(xiàn)象,井口大小和深度相同的兩口井，一口是枯井，一口是水井(水面在井口之下)兩井底部各有一只青蛙，則( ) A水井中的青蛙覺得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 B枯井中的青蛙覺得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 C水井中的青蛙覺得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星 D兩只青蛙覺得井口一樣大，睛天的夜晚，水井中的青蛙能