光的折射教學(xué)案

1、光的折射 教學(xué)案1. 折射定律(1) 內(nèi)容：如圖 1 所示，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)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比 .(2)表達(dá)式：sin 1n.sin 2(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的2. 折射率(1) 折射率是一個反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量(2)定義式： nssiinn 21.(3)計算公式： n cv，因?yàn)?v<c，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.(4) 當(dāng)光從真空 (或空氣 )射入某種介質(zhì)時，入射角大于折射角；當(dāng)光由介質(zhì)射入真空(或空氣 )時，入射角小于折射角 .3. 折射率的理解(1)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射

2、角的大小無關(guān).(2) 折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì).(3) 同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小.、光的折射定律 1)折射光線在入射光線和法線所在的平面上，折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)，2)入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)sini nsin折射定律的各種表達(dá)形式：n sin 1 c 1 (1 為入、折射角中的較大者。 ) sin 2 v sinC0在光的折射現(xiàn)象中，光路也是可逆的。、折射率：1) 光從真空射入某種介質(zhì)時，入射角的正弦跟折射角的正弦之比 n sin側(cè)向位移的d2)折射率等于光在真空中的速度 c 跟光在這種介質(zhì)中的速度 v 之比

3、， n= c/v三、通過平行玻璃磚的光線當(dāng)光線從玻璃磚上表面入射，從下表面射出時，其特點(diǎn)是： 光線通過平行玻璃磚后的出射光線和入射光線平行且有側(cè)向位移。 大小跟平行玻璃磚的厚度及入射角、折射率有關(guān)。各種色光在第一次入射時發(fā)生色散(第二次折射不再色散)射出光線的側(cè)移和折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關(guān)；可利用玻璃磚測定玻璃的折射率。四、 通過棱鏡的光線1）光線通過三棱鏡兩次向底面偏折，通過三棱鏡所成的像向頂角偏移，偏折角度 跟棱鏡材料的折射率有關(guān)，折射率越大，偏折角度越大.偏折角度 還跟入射角的大小有關(guān)系 .（2）白光通過三棱鏡后產(chǎn)生色散現(xiàn)象，（3）全反射棱鏡是橫截面成等腰直角三角形的三棱鏡。光線

4、通過棱鏡后向底面偏折B1（2（）本題 4 分）如圖所示，某同學(xué)用插針法測定一半圓形玻璃磚的折射率 在 平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2 確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚（圖中實(shí)線部分）另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使 P3 擋住 P1、P2的像，連接 O P3圖中 MN 為分界面，虛線半圓與玻璃磚對稱， B、C分別 是入射光線、 折射光線與圓的交點(diǎn)， AB、CD 均垂直于法線并分別交法線于 A、 D點(diǎn) 設(shè) AB的長度為 l1，AO 的長度為 l2，CD的長度為 l3，DO 的長度為 l4， 為較方便地表示出玻璃磚的折射率， 需用刻度尺測量 （用上述給 出量的字母表示） ，則玻璃

5、磚的折射率可表示為 答：l1、l3；l1/l3 （ 每空 2 分）2 （ 2）（5分）（選做，適合選修 34 的同學(xué)）如圖所示，某同學(xué)利用方格坐標(biāo)紙測定半圓 形玻璃磚的折射率， OA 是畫在紙上的直線， 他在直線 OA 適當(dāng)位置先后豎直插上 P1、P2 兩枚大頭針，如圖放上玻 璃磚（如粗黑線所示） ，然后插上 P3、P4 大頭針。 其中他確定 P3 大頭針位置的方法應(yīng)當(dāng) 若該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范準(zhǔn)確，其記錄的情況如圖所示。 該同學(xué)還用圓規(guī)做了一個以 O 為圓心，半徑與玻璃磚相 同的半圓（如圖中虛線所示） 。請您幫這位同學(xué)算出玻璃 磚的折射率，寫出必要的計算過程。本小題考查用插針法測定玻璃折射率的實(shí)

6、驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方 法。透過玻璃磚看， P3 大頭針擋住 P1、P2 兩枚大頭針的像。 分）如圖，由折射定律可得：sin EOD DE 6n 1.5sin BOC CB 43 分）3.（2）（ 4分）如圖，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，細(xì)的單色光束從空氣射向柱體的O 點(diǎn)（半圓的圓心） ，產(chǎn)生反射光束 1 和透射光束 2，已知玻璃折射率為3 ，當(dāng)入射角 i 60 時，求反射光束 1 和透射光束 2 之間的夾角 多大？解：反射角 i' i 60°（1 分）由折射定律sini nsinr 解得折射角 r = 302（ 1分）（ 1 分）因此反射光束 1 和透射光束 2 之間的夾角180 (

7、i' r) 90（ 1 分）4、圖 2 表示兩面平行玻璃磚的截面圖，一束平行于CD邊的單色光入射到 AC界面上， a、b 是其中的兩條平行光線 光線 a 在玻璃磚中的光路已給出 畫出光線 B 從玻璃磚中首次出 射的光路圖，并標(biāo)出出射光線與界面法線夾角的度數(shù)解：光路如圖所示5（選修 3-4） （2）在水面上放置一個足夠大的遮光板，板上有一個 半徑為 r 的圓孔， 圓心的正上方 h 處放一個點(diǎn)光源 S，在水面下深 H 處的底部形成半徑為 R的圓形光亮區(qū)域 （圖中未畫出 ）測得 r=8cm，h=6cm， H=24cm，R=26cm，求水的折射率解：根據(jù)光路圖，可知sin 1rr 2 h288

8、2 620.8 （2 分）sin 2Rr(R r)2 H 21822182 24 20.62 分）由折射定律得 nsin 1 ，得 n= 4sin 2 32 分）AOsinri2由圖知A水BA2 分）由折射定律有BO又由幾何關(guān)系有解得sinrsini解：作出光路如圖解：光在圓柱體中的傳播速度則 DB出射光線結(jié)果可用根式表示）O rDOC=DOB=3008B（ 2）（模塊 3-4 試題）DC d tan30O1O2一束平行光沿 AB 方向射向圓柱體，試求： 光在圓柱體中的傳播速度； 距離直線 AB 多遠(yuǎn)的入射光線，折射后恰經(jīng)過 B 點(diǎn)（1 分）O B7（ 6分）如圖所示，空氣中有 A點(diǎn)，水中有

9、B點(diǎn)，在 A點(diǎn)置一信號源發(fā)出光波和聲波訊號 傳到水中 B，沿 AO1B 路 徑傳播的是 a 波，沿 AO2B路徑傳播的是 b 波，則 a 波、 b 波各是什么波？簡述你的判斷過程。答： a波是光波， b 波是聲波。無線電波從空氣進(jìn)入水中速度變 小，入射角大于折射角；而超聲波從空氣進(jìn)入水中速度變大， 入射角小于折射角，所以 a 波是光波、 b 波是聲波。射到玻璃磚的上表面， 經(jīng)玻璃磚折射從下表面射出與入射光線平行，求兩平行光線間距離AB 是一條直徑，今有C D圖示是一透明的圓柱體的橫截面，其半徑R20cm ，折射率為由折射定律得 nv c 3 10 8 m/s（n設(shè)光線 PC經(jīng)折射后經(jīng)過 B 點(diǎn)

10、，光路圖如圖所示P（ 2分） C出射光線與入射光線間的距離是 3 d3sin6031所以 r=300sin n 3 sin26（2）如圖所示，己知平行玻璃磚的折射率 n 3 ，厚度為d.入射光線 AO 以入射角 i=60°光線 PC離直線 AB的距離 CD Rsin 10 3 cm （1分）則距離直線 AB為10 3 cm的入射光線經(jīng)折射后能到達(dá) B點(diǎn)12（2）如圖所示，玻璃球的半徑為 R，折射率 n3 ，今有一束平行光沿直徑 AB 方向照射在玻璃球上，試求離 AB 多遠(yuǎn)的入射光 線最終射出后沿原方向返回。解：由光路圖知12 2sin 1sin 2解式得3cos 222即 2 30&

11、#176;160° d=Rsin 1223R29、如圖，一束單色光射入一玻璃球體，入射角為60 °。己知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后，再次折射回到空氣中時與入射光線平行。此玻璃的折射率為 （ C ）A 2 B 1.5C 3D 2解析：如圖，為光線在玻璃球內(nèi)的光路圖A、C為折射點(diǎn)， B 為反射點(diǎn)，作 OD平行于入射光線，故 AOD COD 60 ，所以 OAB 30 ，玻璃的折射率DO60Asin60nsin3010.（3）如圖所示， 半圓玻璃磚的半徑 R=10cm，折射率為 n3 ，直徑 AB 與屏幕垂直并接觸于 A 點(diǎn)激光 a 以入射角 i=30°射向半圓玻 璃磚

12、的圓心 O，結(jié)果在水平屏幕 MN 上出現(xiàn)兩個光斑求兩個光斑之 間的距離 LB解：畫出如圖光路圖,設(shè)折射角為 r, 根據(jù)折射定律sinrnsini解得 r 60 由幾何知識得， 距離（ 1 分）（ 1 分）OPQ為直角三角形，所以兩個光斑PQ之間的PAQriaBM NL PA AQ R tan 300 2Rsin600（2 分） 解得 L 4033 23.1cm （1分）C A11（3） （3-4 模塊） （5分）如圖所示，一個橫截面為直角三角形的三棱鏡，A=30°，C90°三棱鏡材料的折射率是 n3 。一條與 BC面成 30°角的光線射向BC面，經(jīng)過 AC邊一次反

13、射從 AB 邊射出。求從 AB邊射出光線與 AB 邊的夾角。解：由折射定律，在 BC 界面：0（ 1 分）（ 1分）第 12 題（3 ）圖sin60 3 sin =300°11 sinCn3光線在 AC界面發(fā)生反射再經(jīng) AB界面折射 （ 1分）3 sin 300 sin （ 1分）/=60°則射出光線與 AB面的夾角=90°-/=30 °（ 1分）設(shè)光線在 C 點(diǎn)的折射角為 ，由折射定律得BO12、（ 9 分） 物理選修 34一半徑為 R的 1/4 球體放置在水平桌面上，球體由折射率為 3的 透明材料制成現(xiàn)有一束位于過球心 O 的豎直平面內(nèi)的光線，平 行

14、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 圖所示已知入射光線與桌面的距離為3R / 2 求出射角 解：本題考查幾何光學(xué)知識，通過畫光路圖，根據(jù)折射定律，由 幾何關(guān)系列式求解。設(shè)入射光線與 1/4 球體的交點(diǎn)為 C，連接 OC， OC即為入射點(diǎn)的法線。因此，圖中的角為入射角。過 C 點(diǎn)作球體水平表面的垂線，垂足為B。依題意， COB=。又由 OBC知sinsin sin解得： 30由折射定律得：sinsin因此： sin，解得： 60解： (16 分 ) (1)光路示意圖如圖所示（4分）P、Q 的位置如圖所示（4 分 ）AEMN(2)由幾何關(guān)系知，AFPQ令 s PQ P Q ，M NB C13(16分) 如圖甲所示，在保齡球球道的一側(cè)平行于球道有一面豎立的平面鏡，保齡球被擲出后沿球道中央線 BC做勻速直線運(yùn)動。 有人想利用球道旁的這 個平面鏡測出球的運(yùn)動速度，于是他在平面鏡中央正前方位于球 道另一側(cè)距平面鏡 d=1.6m 的 A 點(diǎn)，眼睛貼近地