永洲地区高中物理光的折射新课标人教版选修3光的折射

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1、海市蜃楼海市蜃楼 光光光到底是什么？光到底是什么？17世纪明确形成了两大对立学说牛顿牛顿惠更斯惠更斯微粒说微粒说波动说波动说19世纪初证明了波动说的正确性由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”光的本性光的本性光既具有波动性，又具有粒子性光既具有波动性，又具有粒子性光光的的折折射射第一节第一节 光从一种介质射到它和另一种介质光从一种介质射到它和另一种介质的分界面时，一部分光返回到这种介质的分界面时，一部分光返回到这种介质中的现象叫做光的反射；中的现象叫做光的反射； 而光

2、进入第二种介质的现象叫做光而光进入第二种介质的现象叫做光的折射。的折射。 光从一种介质射向另一种介质时，光从一种介质射向另一种介质时，会发生什么会发生什么现现象？象？平面镜平面镜入射光线入射光线反射光线反射光线法线法线入射角入射角反射角反射角1.光的反射光的反射：光从第光从第1种介质射到它与第种介质射到它与第2种介质种介质的界面时，一部分光返回到第的界面时，一部分光返回到第1种介质的现象。种介质的现象。（1 1）反射光线、入射光线和法线同平面）反射光线、入射光线和法线同平面（2 2）反射光线和入射光线分居法线两侧）反射光线和入射光线分居法线两侧（3 3）反射角和入射角相等）反射角和入射角相等光

3、光路路可可逆逆OAB一、光的反射一、光的反射2.光的反射定律光的反射定律12空气空气水水折射光线折射光线入射光线入射光线反射光线反射光线i折射角折射角入射角入射角反射角反射角 光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。 二、光的折射二、光的折射光的折射遵循什么规律？光的折射遵循什么规律？ 光的折射定律光的折射定律 折射光线、入射光线、法线在同一平面内折射光线、入射光线、法线在同一平面内 折射光线和入射光线分居法线两侧折射光线和入射光线分居法线两侧 入射角、折射角有入射角、折射角有什么关系呢什么关系呢 ？ 当光从当光从空气空气斜射入

4、斜射入水或玻璃水或玻璃 中时，折射角中时，折射角小于小于入射角入射角 当入射角当入射角增大增大时，折射时，折射角也随着角也随着增大增大 当光从当光从水或玻璃水或玻璃斜射入斜射入空气空气中时，折射角中时，折射角大于大于入射角入射角 空气空气水水1.511.501.511.501.511.4940.68038.67035.16030.75025.24019.6301.4913.3201.496.7 10sin 1 1 /sin /sin 2 2折射角折射角2 2() 入射角入射角1 1() nsinsin21 入射角的正弦跟折射角入射角的正弦跟折射角的正弦成正比的正弦成正比斯斯涅涅耳耳人类经历了一

5、千多年的时间，人类经历了一千多年的时间，从积累的入射角从积累的入射角i i和折射角和折射角r r的数据中寻求两者之间的定的数据中寻求两者之间的定量关系量关系。（1 1）折射光线、入射光线、法线在同一平面内）折射光线、入射光线、法线在同一平面内（2 2）折射光线，入射光线在法线两侧）折射光线，入射光线在法线两侧1221sinsinn12空气玻璃NNAOB（3 3）入射角的正弦跟折射角的正弦成正比入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，如果如果用用n n 1212来表示这个比例常数，就有：来表示这个比例常数，就有：光的折射定律（斯涅耳定律）光的折射定律（斯涅耳定律）ir空气空气水水 折射光路是可逆的折射

6、光路是可逆的 Sini/sinr1.511.501.501.501.501.501.501.50入射角入射角i1020304050607080折射角折射角r6.613.219.525.430.735.338.841.1玻璃玻璃水水折射角折射角r7.514.922.128.935.240.64547.8Sini/sinr1.331.331.331.331.331.331.331.33金刚金刚折射角折射角r4.18.111.915.418.52122.924Sini/sinr2.422.432.422.422.412.422.412.42 可看出：入射角与折射角的正弦之比可看出：入射角与折射角的正

7、弦之比相等，但比值不同相等，但比值不同 nsinsin21 折射率折射率 物理学中把光从物理学中把光从真空真空射入某射入某种种介质介质发生折射时，入射角与发生折射时，入射角与折射角的折射角的正弦之比正弦之比n n，叫做叫做这这种介质种介质的的折射率折射率。物理意义：物理意义：反映介质对光的偏折能力大小的物理量反映介质对光的偏折能力大小的物理量 能显示介质的光学性质，由能显示介质的光学性质，由介质本身介质本身决定，与入射角和折射角无关。决定，与入射角和折射角无关。光在不同介质的速度不同光在不同介质的速度不同光发生折射的原因光发生折射的原因: :vcn 1 折射率折射率（1 1）折射率）折射率(

8、(绝对折射率绝对折射率)-)-是光是光从真空从真空( (或或空气空气) )射入某种介质射入某种介质中时的折射率中时的折射率. .（2 2）n n的大小与介质有关，与的大小与介质有关，与i i和和r r无关，对无关，对 于 确 定 的 介 质 ，于 确 定 的 介 质 ， n n 是 定 值是 定 值 ， 不 能 说， 不 能 说 nsininsini或或n1/sinrn1/sinr（3 3）折射率无单位）折射率无单位任何介质的折射率任何介质的折射率( (绝对折射率绝对折射率) )皆皆大于大于1 1。sinisinrn=定义式：定义式：说明：说明：几种介质的折射率几种介质的折射率金刚石金刚石 2

9、.42二流化碳二流化碳 1.63玻璃玻璃 1.51.9水晶水晶 1.55岩盐岩盐 1.55酒精酒精 1.36水水 1.33空气空气 1.000281.下面哪个图正确地表示了光从空气射入下面哪个图正确地表示了光从空气射入玻璃中的情况？玻璃中的情况？ABCD答案：答案：C空气空气玻璃玻璃五、练习五、练习 例例1 光在某介质中的传播速度是光在某介质中的传播速度是2.122108m/s，当光线，当光线以以30入射角，由该介质射入空气时，折射角为多少？入射角，由该介质射入空气时，折射角为多少？45度度 例例2 光线从空气射入甲介质中时，入射角光线从空气射入甲介质中时，入射角i=45，折射角，折射角r=3

10、0，光线从空气中射入乙介质中时，入射角，光线从空气中射入乙介质中时，入射角i=60，折射角折射角r=30 求光在甲、乙两种介质中的传播速度求光在甲、乙两种介质中的传播速度比比线，则入射角约为多少？i=60 例例1、如图所示，玻璃三棱镜、如图所示，玻璃三棱镜ABC的顶角的顶角A为为30，一束光线垂直于，一束光线垂直于AB面射入棱镜，由面射入棱镜，由AC面射出进入空气，测得出射光线与入射光线间面射出进入空气，测得出射光线与入射光线间的夹角为的夹角为30，则棱镜的折射率为，则棱镜的折射率为_。ACB30解析：如图所示，光线解析：如图所示，光线自自AB边进入棱镜时方向边进入棱镜时方向不变，从不变，从A

11、C边射出时入边射出时入射角为射角为30，折射角为，折射角为60，所以，所以330sin60sinn第二课时第二课时观察水中的观察水中的物物品品应用应用1 1： 人在水上看到人在水上看到物体的像，比实际物体的像，比实际物体位置偏上，感物体位置偏上，感觉水比较浅。觉水比较浅。从上向下看从上向下看, ,nHh折射率实际深度视深 怎样才能叉到鱼？怎样才能叉到鱼？ 假设地球表面不存在大气层假设地球表面不存在大气层, ,那么人那么人们观察到的日出时刻与存在大气层的情们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比况相比, ,A.A.将提前将提前 B.B.将延后将延后C.C.在某些地区将提前在某些地区将提前, ,在

12、另一些地区将延后在另一些地区将延后 D.D.不变不变应用应用2 2：大气层对光的大气层对光的折折射射有大气时看到太阳更早有大气时看到太阳更早,没有大气时将迟一些看到太阳没有大气时将迟一些看到太阳后羿射日能射中吗? 例例1 1：光线以：光线以3030的入射角从玻璃射向空气，的入射角从玻璃射向空气，它的反射光线与折射光线成它的反射光线与折射光线成90 90 夹角，则夹角，则玻璃的折射率为玻璃的折射率为？ri玻璃玻璃空气空气 1.731.73 例题：例题：如图所示，一储油桶，底面直径如图所示，一储油桶，底面直径与高均为与高均为d。当桶内无油时，从某点。当桶内无油时，从某点A恰能看恰能看到桶底边缘上的

13、某点到桶底边缘上的某点B。当桶内油的深度等。当桶内油的深度等于桶高的一半时，由点于桶高的一半时，由点A沿方向沿方向AB看去，看看去，看到桶底上的点到桶底上的点C，两点，两点C、B相距相距d/4。求油的。求油的折射率和光在油中的传播速度。折射率和光在油中的传播速度。OACBGDFOACBGDF因底面直径和桶高相等因底面直径和桶高相等,由此可知由此可知 AOF= ABG=450又又OD=2CD油的折射率油的折射率光在油中的传播速度光在油中的传播速度解解:22ODCDCD 51 CODsin5122 210 CODAOFnsinsin) s/m(109 . 18 210100 . 38 ncv ir

14、ir例例3 3：光线从空气中以入射角：光线从空气中以入射角i i斜射在玻璃砖斜射在玻璃砖的上表面上，穿过玻璃砖后，又射入空气中。的上表面上，穿过玻璃砖后，又射入空气中。如果玻璃砖的上下表面是平行的，求光线从如果玻璃砖的上下表面是平行的，求光线从玻璃砖射出后的传播方向玻璃砖射出后的传播方向。 单色光经玻璃单色光经玻璃砖后，侧移而砖后，侧移而传播方向不变传播方向不变学生实验：学生实验：测玻璃砖的折射率测玻璃砖的折射率问题：问题：玻璃是一种透明介质，光从空气入射到玻璃是一种透明介质，光从空气入射到玻璃的界面上会发生折射，如何把玻璃玻璃的界面上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？的折射率测出来？实验

15、：测玻璃砖的折射率实验：测玻璃砖的折射率实验原理：实验原理：1、根据折射率的定义、根据折射率的定义： 要测折射率，要测折射率，必须知道与一个折必须知道与一个折射现象对应的折射射现象对应的折射角和入射角。角和入射角。空气空气玻璃玻璃 i=? r=?界面界面法线法线rinsinsin实验器材：实验器材：玻璃砖玻璃砖 白白 纸、大头针若干、铅笔、纸、大头针若干、铅笔、直尺、量角器直尺、量角器实验过程：实验过程：课堂小结：课堂小结：光光的的折折射射光的折射光的折射折折射射率率n1.反映介质对光的偏折作用，反映介质对光的偏折作用，n越大光线偏折越厉害越大光线偏折越厉害2.定义式定义式 n光从真空中进入介

16、质光从真空中进入介质（ 1/n 光从介质进入真空）光从介质进入真空）3.决定式决定式: n= c/v n1相对折射率、绝对折射率相对折射率、绝对折射率光的折射定律光的折射定律三线共面三线共面常数常数sin1 / sin2sin1 / sin2sin1 / sin2 一束宽度为一束宽度为10cm的平行光束，以的平行光束，以60的入射角从空气射入折射率为的入射角从空气射入折射率为 的介质的介质中中,界面光滑平整界面光滑平整,求反射光束和折射光束求反射光束和折射光束的宽度的宽度?10cm，17.3cm3例例2、水池深、水池深H=10m，水的折射率，水的折射率n= ，求人在水面上竖直向下看时池水深求人

17、在水面上竖直向下看时池水深 h是多少？是多少？2ABACriHh解析：做出池底解析：做出池底A点成像光点成像光路如图所示，则路如图所示，则H=BCcoti，h=BCcotr， 所以所以 h=Htani tanr， 由于人水面上竖直往下看，由于人水面上竖直往下看，所以所以i 很小，很小，r 很小，即很小，即tanisini ，tanrsinr， 则则hH sini sinr =H =7.07m22例例4、如图所示，在折射率为、如图所示，在折射率为n、厚度为、厚度为 d 的玻的玻璃平板上方的空气中有一点光源璃平板上方的空气中有一点光源S，从，从S 发出的发出的光线光线SA 以角度以角度入射到玻璃板

18、上表面，经过玻入射到玻璃板上表面，经过玻璃后从下表面射出，若沿此光线传播的光到玻璃后从下表面射出，若沿此光线传播的光到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃板中的传播时璃板上表面的传播时间与在玻璃板中的传播时间相等，问点光源间相等，问点光源S 到玻璃板上表面的垂直距到玻璃板上表面的垂直距离离L应是多少？应是多少？S Adn解析：光在空气中速度近似等于真空中的光速解析：光在空气中速度近似等于真空中的光速c，光在玻璃中速度为光在玻璃中速度为 v = cn，如图所示，如图所示22222sincossin-1sin-1coscoscoscoscos ,cos,cosndnLnnrrrdnLnLrdcSAnctncABcSAtrdABLSA所以即S AdnLBr