新教材高中物理第4章光的折射和全反射第1節(jié)光的折射課件魯科版選擇性

第1節(jié)光的折射1.理解光的反射定律和折射定律,并能用來解釋和計算有關(guān)問題。2.理解折射率的定義及其與光速的關(guān)系,并能用來進行有關(guān)計算。3.能應(yīng)用折射定律分析視深問題。1.光的折射現(xiàn)象:光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時,傳播方向會①

的現(xiàn)象。2.斯涅耳定律(又叫光的折射定律)入射角的正弦與折射角的正弦之比是一個常數(shù)。即n=②

。3.光路可逆性:在光的反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象中,光路都是③

的。1|探究折射角與入射角的定量關(guān)系、光的折射定律改變可逆1.折射率:光從真空(或空氣)射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時,入射角i的④

跟

折射角r的⑤

的比值n,稱為這種介質(zhì)的折射率。2.意義:介質(zhì)的折射率反映了光在介質(zhì)中的⑥

程度。折射率越大,介質(zhì)

使光偏離原來傳播方向的程度就⑦

。3.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=⑧

。4.色散現(xiàn)象:在同一種介質(zhì)中,紅光的傳播速度最大,折射率最⑨

;紫光

的傳播速度最小,折射率最⑩

。2|折射率正弦正弦偏折越大小大1.反射現(xiàn)象、折射現(xiàn)象的光路都是可逆的。

()2.入射角增大為原來的2倍,折射角和反射角也都增大為原來的2倍。

()判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“?”。3.折射率與入射角、折射角的大小有關(guān),與兩種介質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。

()4.任何介質(zhì)的折射率都大于1。

()5.光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時,其折射角一定大于入射角。

()6.光在某種介質(zhì)中的傳播速度越大,則該介質(zhì)的折射率越大。

()√提示:入射角增大為原來的2倍,反射角增大為原來的2倍;入射角的正弦與折射角

的正弦之比是一個常數(shù),折射角也增大,但不是原來的2倍。?提示:折射率與入射角、折射角的大小無關(guān),與兩種介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。?√提示:光從某種介質(zhì)射入真空(或空氣)發(fā)生折射時,其折射角一定大于入射角。?提示:光在某種介質(zhì)中的傳播速度越大,則該介質(zhì)的折射率越小。?1|光的折射定律的理解與應(yīng)用情境將激光演示儀接通電源,暫不打開開關(guān),將煙霧發(fā)生器點燃置入光的折射

演示器中,將半圓柱透明玻璃放入對應(yīng)的位置。

設(shè)問1.打開開關(guān),將激光管點燃,讓一束激光照在半圓柱透明玻璃的平面上,讓光線過

圓心入射,觀察光從空氣射到空氣與玻璃的分界面時,發(fā)生什么現(xiàn)象?提示:一部分光返回到空氣中去(反射光),另一部分光會進入到玻璃中去,但傳播

方向與入射光的傳播方向相比,發(fā)生偏折。2.仔細觀察一下,思考光的折射中入射光線、法線、折射光線有什么規(guī)律呢?

提示:折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi);折射光線和入射光線分居法線

兩側(cè)。拔高問題3.打開開關(guān),將激光管點燃,讓一束激光照在半圓柱透明玻璃的曲面上,讓光線過

圓心入射,觀察光從玻璃射到空氣與玻璃的分界面時發(fā)生的現(xiàn)象。比較兩次實驗

可以得折射角、入射角有什么關(guān)系呢?提示:當(dāng)光從空氣斜射入玻璃中時,折射角小于入射角;當(dāng)光從玻璃斜射入空氣中

時,折射角大于入射角。4.觀察激光從空氣射入玻璃磚的光路及由玻璃磚射向空氣的光路,并使后者的入

射角與前者的折射角相等,你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律?提示:在光的折射現(xiàn)象里,光路是可逆的。

對折射定律的理解(1)同面內(nèi):“折射光線與入射光線、法線在同一平面內(nèi)”,這句話大體上說明了

三線的空間位置,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)”,這句話進一步確定了折射

光線的位置,使得折射光線的“自由度”越來越小。(i>0)(3)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、方向確定下來時,折射光線的位置、方向就確定了。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,在傳播過程中遵循的

必然規(guī)律。

對光線偏折方向的理解(1)如果光線從折射率(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),折射角也會增大(減小)。(2)如果光線從折射率(n1)大的介質(zhì)射向折射率(n2)小的介質(zhì),折射光線偏離法線,

入射角小于折射角,在某一范圍內(nèi)隨著入射角的增大(減小),折射角也會增大(減

小),如圖所示,即光線的偏折情況與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。

折射光路是可逆的當(dāng)一束光由空氣射向玻璃時,發(fā)生折射,如果讓光線逆著原來的折射光線射到界

面上,光線就會逆著原來的入射光線發(fā)生折射,折射定律中的公式就變?yōu)?/p>

=

,式中i、r分別為此時的入射角和折射角。2|對折射率的理解情境請在表格基礎(chǔ)上思考以下問題:(表一:光從空氣射入玻璃)入射角i折射角rsini/sinr10°6.7°1.4920°13.3°1.4930°19.6°1.4940°25.2°1.51(表二:光從空氣射入水)入射角i折射角rsini/sinr10°7.5°1.3320°15.0°1.3230°22.0°1.3340°28.7°1.34設(shè)問1.由此看出比例常數(shù)與什么因素有關(guān)呢?提示:在入射角相同的情況下,常數(shù)大的折射角小,說明常數(shù)較大的這種介質(zhì)對光

線的偏折能力較大。而常數(shù)較小的,折射角反而大,說明介質(zhì)對光線的偏折能力

也小,因此,這個常數(shù)反映了介質(zhì)對光線的偏折能力。拔高問題3.那為什么任何介質(zhì)的折射率都大于1呢?提示:光在不同介質(zhì)中的速度不同,且小于光速c,某介質(zhì)的折射率等于光在真空中

的速度c與光在這種介質(zhì)中的速度v之比,即n=

>1。

光線的偏折與折射率的關(guān)系折射率是一個反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量。當(dāng)光由真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折

射時,

為這種介質(zhì)的折射率,即n=

,由此可知:當(dāng)θ1一定時,n越大,θ2越小,此時光線的偏折角Δθ=θ1-θ2就越大,即n越大,光線的偏折角度就越大。

折射率與光速的關(guān)系介質(zhì)的折射率n跟光在其中的傳播速率v有關(guān),即n=

,由于光在真空中的傳播速率c大于光在任何介質(zhì)中的傳播速率v,所以任何介質(zhì)的折射率n都大于1。因此,光

從真空斜射入任何介質(zhì)時,入射角均大于折射角;而光由介質(zhì)斜射入真空時,入射

角均小于折射角。

決定因素介質(zhì)的折射率的大小由介質(zhì)本身及光的性質(zhì)共同決定,與入射角、折射角無關(guān),

不隨入射角、折射角的變化而變化。

“相對折射率”與“絕對折射率”光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2時,入射角θ1與折射角θ2的正弦之比叫作介質(zhì)2對介質(zhì)1的相

對折射率,通常用n21表示。若介質(zhì)1是真空,則介質(zhì)2相對真空的折射率叫作該介

質(zhì)的絕對折射率,通常用n表示。設(shè)介質(zhì)1的絕對折射率為n1,介質(zhì)2的絕對折射率

為n2,則n21=

=

=

=

=

。3|光在棱鏡中的色散問題

對光的顏色的理解光的顏色由色光的頻率決定。不同顏色的光頻率不同,在同種介質(zhì)中傳播時波長

不同,波速不同;光由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時,頻率不變,故光的顏色不變。

色光特性比較各種色光紅橙黃綠藍靛紫頻率小→大波長長→短臨界角(同種介質(zhì)中)大→小折射率小→大波速(真空中)不變,c=3×108m/s波速(介質(zhì)中)大→小經(jīng)三棱鏡折射時偏向角大小小→大