第1節(jié) 光的折射定律

第四章光及其應(yīng)用

第1節(jié)光的折射定律核心素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)物理觀念(1)知道光的反射和折射。(2)掌握折射定律、折射率?？茖W(xué)思維(1)能夠畫出反射和折射光路圖。(2)能分析和計(jì)算光的反射和折射問題。界面界面同一平面兩側(cè)真空大于光密介質(zhì)光疏介質(zhì)(1)折射率的大小由介質(zhì)本身決定，同時(shí)光的頻率越高，折射率越大，而與入射角、折射角的大小無關(guān)。(2)不同顏色的光在同一種介質(zhì)中的傳播速度不同，折射率也不同。

1.將一根筷子斜插入裝有水的茶缸中，可以看到水中的筷子向上彎了。如何解釋觀察到的現(xiàn)象？

提示：發(fā)生了光的折射現(xiàn)象。2．幾種介質(zhì)的折射率(λ＝589.3nm

t＝20℃)介質(zhì)折射率介質(zhì)折射率金剛石2.42氯化鈉1.54二硫化碳1.63酒精1.36玻璃1.5～1.8水1.33水晶1.54空氣1.00029試根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷下列說法的正誤：(1)介質(zhì)的折射率都大于1。

()(2)折射率大的介質(zhì)密度一定大。

()(3)玻璃的折射率一定大于水晶的折射率。

()(4)光在水中的傳播速度大于光在酒精中的傳播速度。

(

)√××√新知學(xué)習(xí)(一)|光的折射[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]有經(jīng)驗(yàn)的漁民叉魚時(shí)，不是正對(duì)著看到的魚去叉，而是對(duì)著所看到魚的下方叉，如圖所示。你知道這是為什么嗎？提示：人看到的魚是由于折射而成的像，其位置在魚的實(shí)際位置上方，如圖所示。[重點(diǎn)釋解]1．光的方向光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般要發(fā)生變化(斜射)，并非一定變化，當(dāng)光垂直界面入射時(shí)，傳播方向就不發(fā)生變化。2．光的傳播速度光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播速度一定發(fā)生變化，當(dāng)光垂直界面入射時(shí)，光的傳播方向雖然不變，但也屬于折射，光傳播的速度也發(fā)生變化。3．入射角與折射角的大小關(guān)系當(dāng)光從折射率小的介質(zhì)斜射入折射率大的介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角，當(dāng)光從折射率大的介質(zhì)斜射入折射率小的介質(zhì)時(shí)，入射角小于折射角。[答案]

(1)7m

(2)5.5m/方法技巧/解決光的折射問題的基本思路(1)根據(jù)題意正確畫出光路圖。(2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，注意入射角、反射角、折射角的確定。(3)利用反射定律、折射定律求解有關(guān)問題。(4)注意光路可逆性的利用。[針對(duì)訓(xùn)練]1．(2022·浙江1月選考)如圖所示，用激光筆照射半圓形玻璃磚圓心O點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)有a、b、c、d四條細(xì)光束，其中d是光經(jīng)折射和反射形成的。當(dāng)入射光束a繞O點(diǎn)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過小角度Δθ時(shí)，b、c、d也會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，則

(

)A．光束b順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度小于ΔθB．光束c逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度小于ΔθC．光束d順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度大于ΔθD．光束b、c之間的夾角減小了2Δθ答案：B

2．(2023·德陽高二檢測(cè))如圖所示為地球及其大氣層，高空A處的偵察衛(wèi)星接收到地球表面P處發(fā)出的光信號(hào)，則A感知到的發(fā)光物應(yīng)在

(

)A．圖中P點(diǎn)B．圖中P點(diǎn)靠近M的一側(cè)C．圖中P點(diǎn)靠近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A處接收到的P處發(fā)出的光信號(hào)的光路大致如圖中實(shí)線所示，由圖可知選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤。答案：B

答案：C

新知學(xué)習(xí)(二)|對(duì)折射率的理解[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]如下表所示，是在探究光由真空射入某種透明介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)的規(guī)律的時(shí)候得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诒砀窕A(chǔ)上思考以下問題：入射角i(°)折射角r(°)i/rsini/sinr106.71.501.492013.31.501.493019.61.531.494025.21.591.51入射角i(°)折射角r(°)i/rsini/sinr5030.71.631.506035.11.711.517038.61.811.508040.61.971.51(1)隨著入射角的增大，折射角怎樣變化？(2)當(dāng)入射角與折射角發(fā)生變化時(shí)，有沒有保持不變的量？提示：(1)隨著入射角的增大，折射角也增大。(2)由表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)入射角與折射角發(fā)生變化時(shí)，入射角的正弦與折射角的正弦的比值保持不變。

[典例體驗(yàn)][典例]

(2022·江蘇高考)如圖所示，兩條距離為D的平行光線，以入射角θ從空氣射入平靜水面，反射光線與折射光線垂直，求：(1)水的折射率n；(2)兩條折射光線之間的距離d。[答案]

(1)tanθ

(2)Dtanθ答案：B

2．(2023·浙江1月選考)

如圖所示為一斜邊鍍銀的等腰直角

棱鏡的截面圖。一細(xì)黃光束從直角邊AB以角度θ入射，

依次經(jīng)AC和BC兩次反射，從直角邊AC出射。出射光線

相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)了α角，則α (

)A．等于90° B．大于90°C．小于90° D．與棱鏡的折射率有關(guān)答案：A

3．一個(gè)圓柱形桶，直徑為12cm，高為16cm。人眼在桶右側(cè)上方某處觀察，看到桶左側(cè)的深度為9cm。當(dāng)桶中裝滿某種液體時(shí)，則恰能看到桶左側(cè)的最低點(diǎn)。求： (1)此液體的折射率； (2)光在此液體中的傳播速度。

一、好素材分享——看其他教材如何落實(shí)核心素養(yǎng)

科學(xué)探究——碗中的硬幣1．(選自粵教版新教材課后練習(xí))兩名同學(xué)共同做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，A同學(xué)把一枚硬幣放在一個(gè)沒有水的碗里，把碗放在桌子上并慢慢向遠(yuǎn)處推移，直到眼睛剛好看不到硬幣為止，保持頭部視線不動(dòng)，這時(shí)，B同學(xué)在旁邊緩慢地向碗中倒水，接著A同學(xué)又重新看到碗底的硬幣了。如何解釋這種有趣的現(xiàn)象？提示：如圖所示，碗中無水時(shí)，光沿直線傳播，如光線a進(jìn)入人的眼睛，人看到了硬幣，把碗向遠(yuǎn)處推移時(shí)，人眼看不到硬幣，當(dāng)碗中加水后，光發(fā)生折射，如光線b進(jìn)入人眼，第二次的位置比碗中無水時(shí)更遠(yuǎn)一些。

科學(xué)思維——“視深”問題2．(選自魯科版新教材例題)如圖所示，透過玻璃磚看字母，字

母會(huì)顯得高一些。假設(shè)玻璃磚的厚度為H，玻璃的折射率

n＝1.5。如果垂直于玻璃磚向下看，字母的視深是多少？[分析]

在圖中，用點(diǎn)O表示字母上的某一點(diǎn)，OA和OB是從點(diǎn)O射向玻璃磚上表面的光，光經(jīng)折射后進(jìn)入人眼，人感覺它們是從玻璃中的點(diǎn)D射出的，D即為眼睛看到的點(diǎn)O的像，AD就是字母的視深h，實(shí)際深度為H。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任——太陽升出地平線分析3．(選自魯科版新教材“物理聊吧”)早晨，當(dāng)我們看到太陽剛剛升出地平線時(shí)，實(shí)際上太陽還在地平線以下。請(qǐng)解釋這一現(xiàn)象。提示：空氣的折射率大于1，離地面越近，大氣層的密度越大，折射率越大，故太陽光進(jìn)入地球大氣層后光線逐漸向下偏折，所以當(dāng)我們看到太陽剛剛升出地平線時(shí)，實(shí)際的太陽還在地平線以下。二、新題目精選——品立意深處所蘊(yùn)含的核心價(jià)值1．(2023·樂山高二檢測(cè))光刻機(jī)是生產(chǎn)大規(guī)模集成電路的核心

設(shè)備，光刻機(jī)的曝光波長(zhǎng)越短，分辨率越高。“浸沒式

光刻”是一種通過在光刻膠和投影物鏡之間加入浸沒液

體，從而減小曝光波長(zhǎng)、提高分辨率的技術(shù)。如圖所示，若浸沒液體的折射率為1.44，