2013屆高考物理 核心要點突破系列 第19章第二節(jié)《光的折射》課件 新人教版選修3-4

第二節(jié)光的折射 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓練 第二節(jié) 課前自主學案 目標概覽 目標概覽 學習目標 1 理解反射定律的確切含義 并能用來解釋有關光現(xiàn)象和計算有關的問題 2 知道反射現(xiàn)象中光路是可逆的 并能用來處理有關的問題 3 理解折射定律的確切含義 并能用來解釋有關光的現(xiàn)象和計算 4 知道折射光路是可逆的 并能用來處理有關問題 5 知道折射率的定義 及其與光速的關系 并能進行有關計算 重點難點 1 光的折射定律及其應用 2 理解折射率的確切含義并進行有關計算 課前自主學案 一 光的反射1 反射現(xiàn)象 光從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)的界面上再 的現(xiàn)象 2 反射定律 反射光線跟入射光線和法線在 內(nèi) 且反射光線和入射光線 反射角 入射角 返回到這種介質(zhì) 同一平面 在法線兩側(cè) 等于 3 分類 可分為 反射和 反射 使平行入射的光線沿 方向反射出去的反射叫漫反射 使平行入射的光線沿 方向平行反射出去的反射叫鏡面反射 無論是鏡面反射還是漫反射 每條反射光線都遵守光的反射定律 4 光路可逆原理 所有的幾何光路都是可逆的 鏡面 漫 不同 同一 5 平面鏡的作用和成像特點 1 作用 只改變光束的傳播方向 不改變光束的聚散性質(zhì) 2 成像特點 等大 立的 像 物和像關于 對稱 正 虛 鏡面 6 平面鏡成像作圖法 1 反射定律法 從物點作任意兩條光線射向平面鏡 由反射定律作其反射光線 兩條反射光線的反向延長線的交點為虛像點 2 對稱法 作物點到鏡面的垂直線 垂直線上鏡面另一側(cè)與鏡面對稱的點為虛像點 對稱法只能確定像的位置 作光路圖時必須補畫光線 入射光線 法線 兩側(cè) 核心要點突破 一 平面鏡及其成像1 平面鏡 反射面是平面 是利用反射來控制光路和成像的光學器材 2 平面鏡的光學性質(zhì)平面鏡不能改變光束的性質(zhì) 但能夠改變光束的方向 例如 在圖19 2 1甲中 平行光束入射 圖19 2 1 到平面鏡M上 經(jīng)平面鏡的反射其傳播方向改變了 角 但仍為平行光束 在圖乙中 由S點光源發(fā)出的發(fā)散光束經(jīng)平面鏡反射后仍為發(fā)散光束 即光束的性質(zhì)沒有改變 3 平面鏡成像的特點 物體在平面鏡中成等大 正立的虛像 物和像關于平面鏡對稱 4 平面鏡成像的原理是理解和完成各種問題的基礎觀察者認為 光是從射入眼睛的光線的反向延長線的交點發(fā)出的 由此來判斷物體像的位置 平面鏡成像就是物體發(fā)出的光線 或反射光源發(fā)出的光線 經(jīng)平面鏡反射 其反射光線的反向延長線的交點形成 因此它是虛像 不是實際光線會聚而成 5 作平面鏡成像的光路圖由于平面鏡成像時 物 像關于鏡面對稱 因此可以先由對稱性確定每個像點的位置 再補畫入射和反射光線 注意鏡后的反向延長線用虛線 虛線不加箭頭 6 平面鏡的視場問題及處理方法 1 確定眼在什么范圍能通過鏡看到完整或局部的物或像 確定視場的方法是 先定像的位置 再畫出邊界光線 則邊界光線的公共部分就是觀察完整像的視場 而非公共部分是可觀察局部的像 2 眼在確定的位置能看到物或像的哪些部分 對這一類問題 常是應用光路可逆性 把眼看作 發(fā)光體 眼所 發(fā)的光 通過鏡能 照亮 的區(qū)域 即眼所能看到的區(qū)域 二 對折射定律的理解1 折射定律中角度的應用 保證介質(zhì)的折射率n 1 1 1指光在真空 或空氣 中與法線的夾角 當光由真空 或空氣中 射入介質(zhì)中時 1指入射角 當光由介質(zhì)射入真空 或空氣中時 1指折射角 2 2指光在介質(zhì)中與法線間的夾角 可能是入射角 也可能是折射角 3 光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì) 當光垂直界面入射時 光的傳播方向雖然不變 但也屬于折射 因為光傳播的速度發(fā)生了變化 特別提醒 應用光的反射和折射討論問題時 不能以界面為標準而應以法線為標準來確定入射角 反射角 折射角 為此 解題時應先畫出光路圖 按定義正確找出入射角 反射角和折射角后 再進行分析討論 三 對折射率的正確理解1 物理意義 折射率是描述介質(zhì)對光線偏折能力大小的物理量 n越大 對光線的偏折程度就越大 每種介質(zhì) 入射角的正弦跟折射角的正弦之比是個常數(shù) 但不同的介質(zhì)具有不同的常數(shù) 說明常數(shù)反映著介質(zhì)的光學特性 2 影響折射率的因素折射率n是反映介質(zhì)的光學性質(zhì)的物理量 它的大小只能由介質(zhì)本身及光的頻率 以后將會學到 共同決定 與入射角 折射角的大小無關 不能認為折射率n與入射角的正弦成正比 與折射角的正弦成反比 同一種介質(zhì)的折射率不隨入射角 折射角的改變而發(fā)生變化 課堂互動講練 一個點光源S 放在平面鏡MN前 若MN不動 光源S以速度2m s沿與鏡面成60 角的方向向右做勻速直線運動 如圖19 2 2所示 則光源在鏡中的像將 圖19 2 2 解析 引起像移動的速度是物垂直鏡面的分速度 作S的像S 可用對稱法 并作經(jīng)時間t后的位置S1及像S 1 由幾何對稱關系可知SS1 S S 1 故得像S 將沿S O線以v 2m s的速率做直線運動 故C正確 圖19 2 3 答案 CD 點評 在物像關于平面鏡對稱的基礎上 由運動過程確定初末狀態(tài)物像的位置關系 是分析此類問題的常用方法之一 圖19 2 4 解析 選B 找出像點S 后 SS 連線與平面鏡垂直 P為垂足 M為鏡與水平直線OS的交點 由幾何關系可知 MSS 為等邊三角形 當平面鏡向右水平運動時 平面鏡成像的性質(zhì)不變 又由于平面鏡向右運動時 PMS不變 則 MSS 形狀不變 只是邊長在縮短 因為S點不動 則S 點沿S S連線向S運動 并且在相同時間內(nèi) S 向S移動的距離與M向S移動的距離相等 即S 向S運動的速率與M向S移動的速率相等 圖19 2 5 答案 68 變式訓練2 2011年河南省高三第一次質(zhì)量預測 如圖19 2 6所示 眼睛在a處看到魚在水中的b處 若從a處射出一束激光欲照射到魚身上 則激光應對著哪一位置射出 A b的下方B b的上方C b處D 無法確定 圖19 2 6 解析 選C 人眼看到的是魚的虛像 魚發(fā)出的光線經(jīng)水面折射后進入人眼 由光路可逆知當激光從a向b發(fā)射時 經(jīng)水面折射后將剛好照射到魚身上 一個圓柱形筒 直徑為12cm 高16cm 人眼在筒側(cè)上方某處觀察 所見筒側(cè)的深度為9cm 當筒中盛滿液體時 則人眼又恰能看到筒側(cè)的最低點 求 1 此液體的折射率 2 光在此液體中的傳播速度 自主解答 先畫出一個圓柱形筒 筒高為H 16cm 直徑d 12cm 人眼在A處 筒側(cè)底部 最低點 為B 筒內(nèi)無液體時 人眼能見深度h 9cm 筒內(nèi)盛滿液體時 人眼能看到B點 根據(jù)光的折射畫出光路如圖19 2 7所示 圖19 2 7 答案 見自主解答 點評 解決此類問題的關鍵是審清題意 完成光路圖 對于人眼看見某處 應明確是直接看見或是通過折射或反射看見 必要時可利用光路的可逆原理 解題中注意結合幾何關系 變式訓練3 2011年高考新課標全國卷 一半圓柱形透明物體橫截面如圖19 2 8所示 底面AOB鍍銀 圖中粗線 O表示半圓截面的圓心 一束光線在橫截面內(nèi)從M點入射 經(jīng)過AB面反射后從N點射出 已知光線在M點的入射角為30 MOA 60 NOB 30 求 1 光線在M點的折射角 2 透明物體的折射率 圖19 2 8 解析 1 如圖所示 透明物體內(nèi)部的光路為折線MPN Q M點相對于底面EF對稱 Q P和N三點共線 設在M點處 光的入射角為i 折射角為r OMQ PNF 根據(jù)題意有 30 由幾何關系得 PNO PQO r 于是 r 60 且 r 由 式得r 15 2 根據(jù)折射率公式有sini nsinr 玻璃磚兩表面平行 厚度為h 一束光從上表面射入玻璃中 從下表面射出 如圖19 2 9所示 入射角為i 求 1 出射角i 2 出射點對入射點偏移的距離d 從計算結果中你能看出偏移距離d與什么有關系 圖19 2 9 答案 見解析 變式訓練4若在玻璃磚下方放一塊未知材料制成的透明磚 如圖19 2