浙江專用高中物理第十三章光第1課時(shí)光的反射和折射學(xué)案新人教版選修3_4

1、研究選考把握考情知識(shí)內(nèi)容光的反射和折射考試要求加試c教學(xué)要求1. 知道光在反射與折射時(shí)光路可逆2. 掌握光的反射與折射疋律3. 知道折射率的定義和表達(dá)式，知道折射率的決定因素說明不要求引入相對(duì)折射率的概念知識(shí)點(diǎn)一反射定律和折射定律基礎(chǔ)梳理1. 光的反射及反射定律(1) 光的反射：光從第1種介質(zhì)射到它與第 2種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分光會(huì)返回到第1種介質(zhì)的現(xiàn)象。反射定律：反射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，反射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；反射角等于入射角。2. 光的折射及折射定律(1) 光的折射：光從第1種介質(zhì)射到它與第 2種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分光會(huì)進(jìn)入第2種介質(zhì)的現(xiàn)象。(2) 入射角

2、、折射角入射角：入射光線與法線間的夾角。折射角：折射光線與法線間的夾角。(3) 折射定律折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi),折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)入 a射角的正弦與折射角的正弦成正比，即Sin 1 = 2。sin 9 23. 與光的反射現(xiàn)象一樣，在光的折射現(xiàn)象中，光路也是可逆的。即學(xué)即練關(guān)于光的反射與折射現(xiàn)象，下列說法正確的是()A. 光發(fā)生反射時(shí)，光的傳播方向一定改變B. 光發(fā)生反射時(shí)，光的傳播方向可能偏轉(zhuǎn)90C. 光發(fā)生折射時(shí)，一定伴隨著反射D. 光發(fā)生折射時(shí)，光的傳播方向可能偏轉(zhuǎn)90解析 由光的反射定律可知，反射角等于入射角，不管入射角多大，光發(fā)生反射時(shí)，光的傳播方向都

3、要改變，選項(xiàng) A正確；光發(fā)生反射時(shí)，當(dāng)入射角等于45。時(shí)，光的傳播方向偏轉(zhuǎn)90，選項(xiàng)B正確；光從一種介質(zhì)射到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，一定有部分光發(fā)生反射， 選項(xiàng)C正確；光發(fā)生折射時(shí)，光的傳播方向偏轉(zhuǎn)一定小于90,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案 ABC知識(shí)點(diǎn)二折射率基礎(chǔ)梳理1. 定義：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí),入射角的正弦與折射角的正弦之比,叫做這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率，簡稱折射率，用符號(hào)n表示。2. 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與光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n = C。v3. 任何介質(zhì)的折射率 n都大于1。要點(diǎn)精講要點(diǎn)1對(duì)折射率的理解(1) 折射率是一個(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)

4、性質(zhì)的物理量，其大小由介質(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)。(2) 應(yīng)用n= Sin1計(jì)算介質(zhì)的折射率時(shí)，注意0 1為真空中的光線與法線的夾角，不一定sin 0 2為入射角；0 2為介質(zhì)中光線與法線的夾角，也不一定為折射角。【例1】 關(guān)于折射率，下列說法正確的是()A. 根據(jù)Sin n1= m2可知，介質(zhì)的折射率與入射角的正弦成正比sin 0 2sin 0B. 根據(jù)一=n12可知，介質(zhì)的折射率與折射角的正弦成反比sin 0 2C. 根據(jù)n = C可知，介質(zhì)的折射率與光在該介質(zhì)中的傳播速度成反比D. 同一頻率的光由真空進(jìn)入某種介質(zhì)時(shí)，折射率與波長成反比解析介質(zhì)的折射率是一個(gè)反映

5、介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，由介質(zhì)本身和光的頻率共同決定，與入射角、折射角無關(guān)，故選項(xiàng) A、B均錯(cuò)；由于真空中的光速是個(gè)定值，故 n與v成反比 是正確的，這也說明折射率與光在該介質(zhì)中的傳播速度是有聯(lián)系的，選項(xiàng)C正確；由于v =入f,當(dāng)f 一定時(shí)，v與入成正比，又n與v成反比，故n與入也成反比，選項(xiàng) D正確。答案 CD名師點(diǎn)睛 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?！靖櫽?xùn)練1】 如圖1所示，在空氣中有一直角棱鏡ABC / A= 30, 一束單色光從 AB邊射入棱鏡，入射角為 45,垂直

6、于BC邊射出，則該棱鏡的折射率為 ()圖1A亞A. 2B. 2C.1.5D. -3解析sin 45 廠由圖中幾何關(guān)系可知光在AB界面的折射角為30,故其折射率 n= 2,sin 307B正確。答案 B要點(diǎn)2 解決光的折射問題的基本思路(1) 根據(jù)題意畫出正確的光路圖。(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、折射角是入射光線、折射光 線與法線的夾角。a I n lj(3) 利用折射定律n=-、折射率與光速的關(guān)系 n=-列方程，結(jié)合數(shù)學(xué)三角函數(shù)的關(guān)系sin B 2v進(jìn)行計(jì)算?！纠?】一半徑為R的4球體放置在水平面上， 球體由折射率為 3的透明材料制成。 現(xiàn)有- 束位于過球心 0

7、的豎直平面內(nèi)的光線， 平行于桌面射到球體表面上， 折射入球體后再從豎直 表面射出，如圖2所示。已知入射光線與桌面的距離為 R。求出射角e。1解析 設(shè)入射光線與4球體的交點(diǎn)為 c,連接oc oc即入 射點(diǎn)的法線。因此，圖中的角 a為入射角。過C點(diǎn)作球體 豎直表面的垂線，垂足為 B。依題意，/ OCB= a。又由 OBC知sin a =# 設(shè)光線在C點(diǎn)的折射角為 卩，由折射定律得sinsin由式得3 = 30由幾何關(guān)系知，光線在球體的豎直表面上的入射角丫為30。由折射定律得sin 丫 1sin e =3因此sine =-23，解得:e = 60。答案 60名師點(diǎn)睛 在解決光的折射問題中正確畫出光路

8、圖是前提，利用幾何關(guān)系確定邊、 角關(guān)系是 關(guān)鍵。18知識(shí)點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)：測定玻璃的折射率要點(diǎn)精講實(shí)驗(yàn) 測駅駛?cè)鸬恼凵淅文孟獍l(fā)住折射的人射 且的綁利折射知的確定方怯nin ii找出馬人射樂壩4。對(duì)應(yīng)的出射 實(shí)驗(yàn) Jt圾（/&確是出“點(diǎn)冷11岀折射儲(chǔ)fjrr. 原揮 然后側(cè)適出仞=徹B.牝人公式計(jì)翼玻璃的抑射華*爲(wèi)材實(shí)黠時(shí).盡町能裕大甘筈直插在紙上.H F,利比之間片與。點(diǎn)之間、r與 斗之聞L片與”之同料揮耍希大-吃 I人射曲“應(yīng)適出大一譽(yù)肛複小浩懾角 、就的凰羞，fll人射鬼不宜丈大戍太小 1在實(shí)龜過料中.破睹磚與F1紙的扭時(shí)曲胃 R不能改變雖璃磚應(yīng)選用豐攬較乂的，宜&5cmia Id若蜜度釗,剿櫚

9、敖諜盜校操作指要1. 將白紙用圖釘固定在繪圖板上。2. 在白紙上畫出一條直線 aa作為界面（線），過aa上的一點(diǎn) 0畫出界面的法線 NN，并 畫一條線段A0作為入射光線。3. 把長方形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟aa對(duì)齊，畫出玻璃磚的另一邊bb。4. 在直線A0上豎直插上兩枚大頭針 P、F2,透過玻璃磚觀察大頭針 P、P的像，調(diào)整視線 方向，直到Pa擋住Pi的像。再在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針 R、F4,使P3擋住P、F2的像, F4擋住R及Pi、P2的像，記下P3、P4的位置。5. 移去大頭針和玻璃磚，過P3、R所在處作直線 OB,與bb交于0,直線OB就代表了沿A0方向入射的光線通過玻璃磚

10、后的傳播方向。6. 連接00，入射角a = / AON折射角 卩=/ O 0N。用量角器量出入射角和折射角， 從三角函數(shù)表中查出它們的正弦值，把這些數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計(jì)的表格中。7. 用上述方法分別求出入射角分別為30、45、60時(shí)的折射角，查出它們的正弦值，填入表格中。8. 算出不同入射角時(shí)的比值，最后求出在幾次實(shí)驗(yàn)中所測 釈的平均值，即為玻璃 磚折射率的測量值?！纠?】（2017 11月浙江選考考試，21）在“測定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)時(shí)，（1）下列做法正確的是 。A. 入射角越大，誤差越小B. 在白紙上放好玻璃磚后，用鉛筆貼著光學(xué)面畫出界面C. 實(shí)驗(yàn)時(shí)既可用量角器，也可用圓規(guī)和直尺等工具進(jìn)行測

11、量D. 判斷像與針是否在同一直線時(shí)，應(yīng)該觀察大頭針的頭部（2）小明同學(xué)在插針時(shí)玻璃磚的位置如圖3所示，根據(jù)插針與紙上已畫的界面確定入射點(diǎn)與出射點(diǎn)，依據(jù)上述操作所測得的折射率 （填“偏大” “偏小”或“不變”）。圖3 小明同學(xué)經(jīng)正確操作后，在紙上留下四枚大頭針的位置P、P2、P3和P4, AB和CD是描出的玻璃磚的兩個(gè)邊，如圖所示，請(qǐng)?jiān)诖痤}紙上畫出光路圖。解析（1）本實(shí)驗(yàn)在應(yīng)用插針法時(shí)，角度不宜過大，否則很難確定折射角，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在實(shí)驗(yàn)前，用鉛筆貼著光學(xué)面畫出玻璃磚的上、下表面，可能會(huì)損壞光學(xué)面，應(yīng)該鉛筆貼著上、下表面各選兩個(gè)點(diǎn)，拿走玻璃磚畫出界面，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)通過 n = Sin-，也

12、可以通si nrxixisin A i xi過畫圓，通過sin e=sin e 2=故n=喬飛=肓將角度的正弦之比轉(zhuǎn)化為對(duì)邊之比，所以選項(xiàng) C正確；在觀察是否在一條直線時(shí)，應(yīng)該觀察大頭針底部，所以D錯(cuò)誤。(2)如右圖，實(shí)線部分為插針時(shí)玻璃磚所在位置，即真實(shí)情況，設(shè)此時(shí)入射角和折射角分別為e i、e 2,折射率真實(shí)值為戸sinn,則n=拓虛線部分為處理數(shù)據(jù)時(shí)玻璃磚所在位置，設(shè)玻璃磚轉(zhuǎn)過角度為a，折sin e射率測量值為n, n= ，故nY,所以水井中的青蛙覺得井口小些；卩a，所以水井中的青蛙可看到更多的星星，故選項(xiàng) B正確，A C、D錯(cuò)誤。答案 B5. 光從空氣斜射進(jìn)入介質(zhì)中，比值Sin1 =常

13、數(shù)，這個(gè)常數(shù)（）sin rA. 與介質(zhì)有關(guān)B. 與光在介質(zhì)中的傳播速度有關(guān)C. 與入射角的大小無關(guān)n = V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤,D. 與入射角的正弦成正比，跟折射角的正弦成反比解析 介質(zhì)的折射率與介質(zhì)有關(guān)，與入射角無關(guān)，介質(zhì)對(duì)光的折射率選項(xiàng)A、B C正確。答案 ABC6. 如圖3所示為地球及其大氣層， 高空有偵察衛(wèi)星 A接收到地球表面 P處發(fā)出的光信號(hào)，則A感知到的發(fā)光物應(yīng)在（）圖3A. 圖中P點(diǎn)B. 圖中P點(diǎn)靠M的一側(cè)C. 圖中P點(diǎn)靠N的一側(cè)D. 以上位置都有可能解析 由于大氣層的存在，偵察衛(wèi)星在路大致如圖中實(shí)線所示，由圖可知選項(xiàng) 答案 B7. 如圖4所示，光在真空和某介質(zhì)的界面A處接收到的P處發(fā)

14、出的光信號(hào)的光B正確，A C、D錯(cuò)誤。MN上發(fā)生偏折，那么（）A. 光是從真空射入介質(zhì)81.73 X 10 m/sB. 介質(zhì)的折射率是1.73C. 光在介質(zhì)中的傳播速度為D. 反射光線與折射光線的夾角是90 答案 BCD8. 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5所示的折射現(xiàn)象（a3 ）。F列結(jié)論中正確的是（）A.在水中的傳播速度,光束B.在水中的傳播速度,光束a比光束b大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sin 0 i解析 由公式n = s ，可得折射率na nb, C正確，D錯(cuò)誤;由v=n，nanb

15、知vb，A正確，B錯(cuò)誤。答案 AC9.如圖6所示，有一玻璃三棱鏡ABC頂角A為30, 束光線垂直于 AB射入棱鏡，從 AC射出進(jìn)入空氣，測得出射光線與AC夾角為30,則棱鏡的折射率為（）圖61A.2C. 3解析頂角A為30，則光從AC面射出時(shí)，在玻璃中的入射角0 i = 30。由于出射光線sin0 2n = sin0 i和AC的夾角為30,所以折射角0 2 = 60,由光路可逆和折射率的定義可知3, C項(xiàng)正確。答案 C10. 現(xiàn)代高速公路上的標(biāo)志牌都使用“回歸反光膜”制成，夜間行車時(shí)，它能把車燈射出的光逆向反射，標(biāo)志牌上的字特別醒目。這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制成的，女口圖7所示，反光

16、膜內(nèi)均勻分布著直徑為10 ym的細(xì)玻璃珠，所用玻璃的折射率為 勺，為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠折射t反射t再折射后恰好和入射光線平行,那么第一次入射的入射角應(yīng)是()鄉(xiāng)鋁扳M纟纟c纟1圖7A.15 B.30 C.45D. 60解析已知入射光線和出射光線平行，所以光在三個(gè)界面上改變了傳播方 向，光線在玻璃珠的內(nèi)表面反射時(shí)具有對(duì)稱性，由此可作出光路圖如圖所示。由幾何關(guān)系可知i = 2r根據(jù)折射定律有n=丄sin r由可得i = 60。答案 D二、非選擇題11. 在“測定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)經(jīng)正確操作插好了 4枚大頭針，如圖8甲所示。(1) 請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出完整的光路圖;(2) 對(duì)你畫出的光路圖進(jìn)

17、行測量和計(jì)算，求得該玻璃磚的折射率n =(保留3位有效數(shù)字)；(3) 為了觀測光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象，某同學(xué)做了兩次實(shí)驗(yàn)，經(jīng)正確操作插好了8枚大頭針，如圖丙所示。圖丙中P和F2是同一入射光線上的2枚大頭針，其對(duì)應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是F3和(填“A”或“ B”)。解析(1)作光路圖時(shí)應(yīng)注意作圖規(guī)范，所作光路圖如圖所示。 根據(jù) 中所作光路圖，在對(duì)應(yīng)三角形中算出入射角的正弦值sin isin r，貝V n= 1.51。si nr(3)根據(jù)光路易知對(duì)應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和A答案 (1)如圖所示 (2)1.51(1.481.54均可)sin i和折射角的正弦值A(chǔ)12. 用“插針法”測定透明半圓柱玻璃磚的折射率,O為玻璃