第4章 1 光的折射定律

1、.1光的折射定律學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，理解光的折射定律重點(diǎn)2.知道折射率的意義，知道折射率與光速的關(guān)系重點(diǎn)3.能根據(jù)折射定律解釋一些自然現(xiàn)象.4.能應(yīng)用折射定律分析視深問題重點(diǎn)、難點(diǎn)光 的 反 射 和 光 的 折 射 定 律 1光的反射和折射現(xiàn)象1光的反射當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分光仍回到原來(lái)的介質(zhì)里繼續(xù)傳播的現(xiàn)象2光的折射光線從一種介質(zhì)照射到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分光進(jìn)入另一種介質(zhì)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象2光的折射定律入射光線、折射光線和法線在同一平面內(nèi)，入射光線與折射光線分居法線兩側(cè)，入射角的正弦與折射角的正弦之比為一常數(shù)1反射定律是確定反射光線位置的規(guī)律2不是

2、所有的反射現(xiàn)象都遵循反射定律×3發(fā)生漫反射時(shí)，反射角不等于入射角×4一束光從空氣進(jìn)入水中時(shí)傳播方向一定改變×1人站在平面鏡前面會(huì)看到自己的像平面鏡成像的特點(diǎn)是什么？【提示】平面鏡成的像是虛像，像和物等大，像和物到鏡面的間隔 相等2入射角、折射角哪一個(gè)較大？【提示】沒有前提條件，無(wú)法確定1折射定律的表達(dá)式 入射角的正弦跟折射角的正弦成正比即常數(shù)如圖4­1­1所示也可以用n的數(shù)學(xué)公式表達(dá)，n為比例常數(shù)這就是光的折射定律圖4­1­12對(duì)定律的理解1“同面內(nèi)：“折射光線與入射光線、法線在同一平面內(nèi)，這句話大體上說(shuō)明了三線的空間位置：

3、折射光線在入射光線與法線決定的平面內(nèi)，即三線共面2“線兩旁：“折射光線與入射光線分居在法線兩側(cè)，這句話把折射光線的位置又作了進(jìn)一步確實(shí)定，使得折射光線的“自由度越來(lái)越小i>03“正比律：“入射角的正弦與折射角的正弦成正比，即n，折射角r隨入射角i的變化而變化，入射角i的正弦與折射角r的正弦之比是定值，當(dāng)入射光線的位置、方向確定下來(lái)時(shí)，折射光線的位置、方向就惟一確定了所以，光的折射定律是光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)中時(shí)，在傳播過(guò)程中遵循的必然規(guī)律3光線偏折的方向假如光線從折射率n1小的介質(zhì)射向折射率n2大的介質(zhì)，折射光線向法線偏折，入射角大于折射角，并且隨著入射角的增大減小折射角也會(huì)增大減小

4、；假如光線從折射率大的介質(zhì)射向折射率小的介質(zhì)，折射光線偏離法線，入射角小于折射角，并且隨著入射角的增大減小折射角也會(huì)增大減小如圖4­1­2所示即光線的偏折情況與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)圖4­1­24折射光路是可逆的假如讓光線逆著原來(lái)的折射光線射到界面上，光線就會(huì)逆著原來(lái)的入射光線發(fā)生折射，定律中的公式就變?yōu)椋街衖、r分別為此時(shí)的入射角和折射角1關(guān)于光的反射與折射，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A光發(fā)生反射時(shí)，光的傳播方向不一定改變B光發(fā)生反射時(shí)，光的傳播方向可能偏轉(zhuǎn)90°C光發(fā)生反射時(shí)，光的傳播方向一定改變D光發(fā)生折射時(shí)，一定伴隨著反射現(xiàn)象E光發(fā)生反射時(shí)，一定伴

5、隨著折射現(xiàn)象【解析】發(fā)生反射時(shí)，光的傳播方向一定發(fā)生改變，且可以改變90°，A錯(cuò)，B、C對(duì)；發(fā)生折射時(shí)，一定伴隨著反射現(xiàn)象，但有反射現(xiàn)象，不一定有折射現(xiàn)象，D對(duì)，E錯(cuò)【答案】BCD2如圖4­1­3所示，落山的太陽(yáng)看上去正好在地平線上，但實(shí)際上太陽(yáng)已處于地平線以下，觀察者的視覺誤差大小取決于當(dāng)?shù)卮髿獾臓顩r造成這種現(xiàn)象的原因是什么？圖4­1­3【解析】太陽(yáng)光線進(jìn)入大氣層發(fā)生折射，使傳播方向改變，使人感覺太陽(yáng)的位置比實(shí)際位置偏高【答案】光的折射折射問題的四點(diǎn)注意1根據(jù)題意畫出正確的光路圖；2利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角確實(shí)

6、定；3利用反射定律、折射定律求解；4注意光路可逆性、對(duì)稱性的應(yīng)用介 質(zhì) 的 折 射 率 1定義：在物理學(xué)中，把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角i的正弦與折射角r的正弦的比值，叫做這種介質(zhì)的折射率2公式：n.3理論和實(shí)驗(yàn)的研究都證明：某種介質(zhì)的折射率n，等于光在真空中的傳播速度cc3×108 m/s與光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n.4光在不同介質(zhì)中的速度是不同的，這正是光發(fā)生折射的原因光在真空中的傳播速度c大于光在其他任何介質(zhì)中的傳播速度v，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.1當(dāng)光從空氣垂直射入水中時(shí)，水的折射率為0.×2光的折射率隨入射角增大而增大×3介質(zhì)

7、的折射率越大，光在這種介質(zhì)中的傳播速度越小4折射率大的介質(zhì)，密度不一定大1是否可以由折射率的定義式n得出介質(zhì)的折射率與入射角1的正弦成正比，與折射角2的正弦成反比？【提示】不可以折射率n由介質(zhì)的性質(zhì)和光的顏色決定，與入射角1和折射角2無(wú)關(guān)2光在折射率大的介質(zhì)中傳播速度越大還是越?。俊咎崾尽坑蓈知，n越大，v越小1介質(zhì)折射率的理解1光從真空射入某種介質(zhì)時(shí)，入射角、折射角以及它們的正弦值是可以改變的，但是，正弦值之比是個(gè)常數(shù)該常數(shù)即介質(zhì)的折射率，也叫絕對(duì)折射率，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(wú)關(guān)“折射率與sin ii為入射角成正比，跟sin rr為反射角成反比的說(shuō)法和

8、“折射率n跟光速v成反比的說(shuō)法是錯(cuò)誤的2同種介質(zhì)入射角的正弦跟折射角的正弦之比是一個(gè)常數(shù)，不同介質(zhì)的常數(shù)不同，說(shuō)明常數(shù)反映著該介質(zhì)的光學(xué)特性3由于空氣折射率和真空折射率非常接近約等于1，因此當(dāng)光線從空氣射入介質(zhì)時(shí)，介質(zhì)折射率的定義式n也適用4由n知，某色光在折射率較大的介質(zhì)中光速較小2解釋折射現(xiàn)象1應(yīng)用折射定律解釋視深問題視深問題是折射定律的應(yīng)用視深是人眼看透明物質(zhì)內(nèi)部某物點(diǎn)時(shí)像點(diǎn)離界面的間隔 在中學(xué)階段，一般都是沿著界面的法線方向去觀察在計(jì)算時(shí)，由于入射角很小，折射角也很小，故有：sin 1/sin 2tan 1/tan 2.如圖4­1­4所示，一物點(diǎn)S位于折射率為n的介

9、質(zhì)中H深處，由于一般瞳孔線度為2 mm3 mm，因此i和r角都很小，那么sin itan i，sin rtan r，由折射定律知n，所以視深h.圖4­1­4假如從折射率為n的介質(zhì)中，觀察正上方距液面高為H的物體，同理可得hnHh為視高利用視深、視高公式，不僅可以簡(jiǎn)捷地測(cè)定介質(zhì)折射率，也可以方便地分析和解決與視深、視高有關(guān)的問題2折射時(shí)的色散現(xiàn)象 一束白光經(jīng)過(guò)棱鏡折射后發(fā)生色散，在光屏上形成一條彩色光帶，如圖4­1­5所示，即為折射中的色散光譜光譜中紅光在最上端，紫光在最下端，這說(shuō)明各種色光通過(guò)棱鏡后的偏折程度不同：紅光偏折程度最小，偏折角最小；紫光偏折程

10、度最大，偏折角最大圖4­1­53光的色散現(xiàn)象說(shuō)明的問題同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同，對(duì)紅光的折射率最小，對(duì)紫光的折射率最大由n可知，各種色光在同一介質(zhì)中的光速不同，紅光速度最大，紫光速度最小同一頻率的色光在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率不變，光速改變v，波長(zhǎng)亦隨之改變3.一束光從某種介質(zhì)射入空氣中時(shí)，入射角130°，折射角260°，折射光路如圖4­1­6所示，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是圖4­1­6A此介質(zhì)折射率為B此介質(zhì)折射率為C光在介質(zhì)中速度比在空氣中小D光在介質(zhì)中速度比在空氣中大E當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角也增大，但折射率不變【解析】由折射定律n，A錯(cuò)誤，B正確；又由n知光在介質(zhì)中速度比在空氣中小，C正確，D錯(cuò)誤根據(jù)折射率的物理意義知，E正確【答案】BCE4一束光線從空氣射向折射率為1.5 的玻璃內(nèi)，入射角為45°，畫出反射和折射的光路示意圖【解析】光