版选修3_4.ppt
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1、第十三章 光 1 光的反射和折射,一、光的反射与反射定律 1.光的反射:光从第1种介质射到它与第2种介质的分界 面时,一部分光会_到第1种介质的现象。 2.反射定律:反射光线与入射光线、法线处在_ 内;反射光线与入射光线分别位于_的两侧;反射角 _(选填“大于”“小于”或“等于”)入射角。,返回,同一平面,法线,等于,二、光的折射与折射定律 1.光的折射:光从一种介质_到两种介质的分界面 时,进入另一种介质的一部分光线传播方向发生_ 的现象。 2.入射角与折射角: (1)入射角:入射光线与_的夹角。 (2)折射角:折射光线与_的夹角。,斜射,改变,法线,法线,3.折射定律:折射光线与入射光线、
2、法线处在同一平面 内,折射光线与入射光线分别位于法线的_;入射角 的正弦与折射角的正弦成_。 4.光路可逆:在光的反射和折射现象中,光路都是_ 的。,两侧,正比,可逆,三、折射率 1.意义:反映介质的_的物理量。 2.定义:光从真空射入某种介质发生折射时,入射角的 正弦与折射角的正弦_,叫这种介质的折射率。 n12=_。,光学性质,之比,3.折射率与光速的关系:某种介质的折射率,等于光在 _中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之 比,即n=_。 4.特点:任何介质的折射率都大于1。,真空,【预习诊断】 1.请判断下列说法的正误。 (1)光从一种介质进入另一种介质时,传播方向一定发生变化。
3、 ( ) (2)折射角增大为原来的2倍,入射角也增大为原来的2倍。 ( ),(3)光在同一种均匀介质中传播时,也可以发生折射现象。 ( ) (4)当入射角为0时,折射角也等于0。 ( ) (5)入射角变化,折射角也随之变化,但入射角一定大于折射角。 ( ),提示:(1)。当光从一种介质垂直进入另一种介质时, 传播方向不发生变化。 (2)。根据 =n可知,折射角增大为原来的2倍, 入射角并不增大为原来的2倍。 (3)。光在同一种均匀介质中传播时,沿直线传播, 方向不变,不发生折射。,(4)。当入射角为0时,折射角也为0,这是折射现象中的特殊情况。 (5)。当光由空气斜射入介质中时,入射角大于折射
4、角;但当光由介质射入空气中时,由于光路可逆,入射角小于折射角。,2.如图所示,国家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上点缀了无数白色亮点,它们被称为镀点,北京奥运会举行时正值盛夏,镀点能改变光线方向,将光线挡在场馆外,镀点对外界阳光的主要作用是 ( ),A.反射太阳光线,遵循光的反射定律 B.反射太阳光线,不遵循光的反射定律 C.折射太阳光线,遵循光的折射定律 D.折射太阳光线,不遵循光的折射定律,【解析】选A。“挡在场馆外”一定是反射,只要是反射就一定遵循光的反射定律。,3.(多选)(2018长春高二检测)关于折射率,下列说法正确的是 ( ) A.某种介质的折射率等于光在介质中传播速度v和
5、光在真空中的传播速度c的比值 B.折射角和入射角的大小决定着折射率的大小 C.两种介质相比较,折射率小的介质称为光疏介质 D.任何介质的折射率都大于1,【解析】选C、D。某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c与光在介质中传播速度v的比值,A不对。折射率与折射角和入射角的大小无关,B不对。,知识点一 光的折射 探究导入: 有经验的渔民叉鱼时,不是正对着看到的鱼去叉,而是对着所看到鱼的下方叉,如图所示。你知道这是为什么吗?,提示:从鱼身上反射的光线由水中进入空气时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼会逆着折射光线的方向看去,就会觉得鱼变浅了,眼睛看到的是鱼的虚像,在鱼的
6、上方,所以叉鱼时要瞄准像的下方,如图所示。,【归纳总结】 1.光的传播方向:光从一种介质进入另一种介质时,传播方向一般要发生变化(斜射)。并非一定变化,当光垂直界面入射时,传播方向就不发生变化。,2.光的传播速度:光从一种介质进入另一种介质时,传播速度一定发生变化,当光垂直界面入射时,光的传播方向虽然不变,但也属于折射,光传播的速度发生变化。,3.入射角与折射角的大小关系: (1)光从一种介质进入另一种介质时,折射角与入射角的大小关系不要一概而论,要视两种介质的折射率大小而定。 (2)当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时,入射角大于折射角,当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时,入射
7、角小于折射角。,【特别提醒】 (1)应用折射定律和反射定律解题的关键是确定入射角和折射角。画出正确的光路图是解题的必要前提。 (2)入射角、折射角、反射角均以法线为标准来确定,注意法线与界面的区别。,【典题过关】 【典例】(2016全国卷)如图,玻璃球冠 的折射率为 ,其底面镀银,底面的半径是 球半径的 倍;在过球心O且垂直于底面的平面(纸面) 内,有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点,该光 线的延长线恰好过底面边缘上的A点。求该光线从球面 射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。,【正确解答】设球的半径为R,球冠底面中心为O,连 接OO,则OOAB,设OAO=,则有cos= 即=30。 由
8、题意MAAB,得OAM=60,如图所示。,设M点的入射角、折射角分别为i、r,N点的入射角为i1, 玻璃的折射率为n,由于OAM为等边三角形,则有 i=60 根据折射定律有:sini=nsinr,将n= 代入,可得 r=30 过N点作法线NE,由于NE平行于AM,有i1=30 由反射定律知反射角i2=30,连接N、O,由几何关系知MNO=60,故ENO=30 由于ENO为反射角,NO为反射光线,这一光线经球面再次折射后不改变方向,所以光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角=180-ENO=150 答案:150,【过关训练】 1.(2017青岛高二检测)如图所示是光由空气射入半圆形玻璃砖
9、,再由玻璃砖射入空气的光路图,O点是半圆形玻璃砖的圆心,下列情况可能发生的是 ( ),【解析】选D。在圆心处发生反射和折射,故选项B、C错误;由空气射入玻璃折射角小于入射角,故选项A错误,选项D正确。,2.如图,一束激光垂直于AC面照射到等边玻璃三棱镜的AB面上。已知AB面的反射光线与折射光线的夹角为90。光在真空中的传播速度为c。求: (1)玻璃的折射率。 (2)激光在玻璃中传播的速度。,【解析】(1)如图所示,由几何关系知:光在AB界面的入 射角1=60,折射角2=30,则n=,(2)由n= 得 答案:,【补偿训练】 1.一条光线以40的入射角从真空射到平板透明材料上,光的一部分被反射,一
10、部分被折射,折射光线与反射光线的夹角可能是 ( ) A.小于40 B.在50100 C.在100140 D.大于140,【解析】选C。由 =n1,得折射角21=40,由 反射定律得3=1=40,如图所示,故折射光线与反射 光线的夹角=180-3-2=140-2,所以100 140,故C正确。,2. (多选)一束光从介质1进入介质2,方向如图所示,下列对于1、2两种介质的光学属性的判断正确的是 ( ) A.介质1的折射率小 B.介质1的折射率大 C.光在介质1中的传播速度大 D.光在介质2中的传播速度大,【解析】选B、D。由图可知,光由介质1射入介质2后折 射角大于入射角,故介质1的折射率大于介
11、质2的折射率, 故选项A错,B对;由n= 得v= ,故光在介质1中的传 播速度小,在介质2中的传播速度大,故选项C错,D对。,3.一赛艇停在平静的水面上,赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1=0.6m;赛艇正前方离赛艇前端s1=0.8m处有一浮标,示意如图。一潜水员在浮标前方s2=3.0m处下潜到深度为h2=4.0m时,看到标记刚好被浮标挡住。求水的折射率n。,【解析】设过P点光线恰好被浮子挡住时,入射角、折 射角分别为、,则:,由得:n= 答案:,4.如图所示,一束光线以60的入射角 射到一水平放置的平面镜上,反射后在 正上方与平面镜平行的光屏上留下一光点A。现将一块 上下两面平行的透明体平
12、放在平面镜上,如图中虚线所 示,则进入透明体的光线经平面镜反射后再从透明体的 上表面射出,打在光屏上的光点P与原来相比向左平移 了3.46cm,已知透明体对光的折射率为 。,(1)透明体的厚度为多大? (2)光在透明体里运动的时间为多长?,【解析】(1)由n= 得sin= 故=30。设透明体的厚度为d,由题意及光路有 2dtan 60-2dtan 30=s,解得:d=1.5cm,(2)光在透明体里运动的速度v= 光在透明体里运动的路程s= 光在透明体里运动的时间t= = =210-10s 答案:(1)1.5cm (2)210-10s,【规律方法】解决光的折射问题的常规思路 (1)根据题意画出正
13、确的光路图。 (2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系,要注意入射角、折射角均是与法线的夹角。 (3)利用折射定律、折射率公式列式求解。,知识点二 折射率 探究导入: 如表所示是在探究光由真空射入某种透明介质发生折射时的规律时得到的实验数据,请在表格基础上思考以下问题:,(1)随着入射角的增大,折射角怎样变化? (2)当入射角与折射角发生变化时,有没有保持不变的量? 提示:(1)由表格可以看出折射角随入射角的增大而增大。 (2)由表格可以看出,在误差允许的范围内,入射角的正弦与折射角的正弦的比值总是保持不变。,【归纳总结】 1.关于正弦值:当光由真空射入某种介质时,入射角、折射角以及它们的正
14、弦值是可以改变的,但正弦值的比值是一个常数。 2.关于常数n:入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数,但不同介质具有不同的常数,说明常数反映了该介质的光学特性。,3.折射率与光速的关系: (1)光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关,即 n= ,由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他 介质中的传播速度v,所以任何介质的折射率n都大于 1。 (2)某种介质的折射率越大,光在该介质中的传播速度 越小。,4.决定因素:介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量,它的大小由介质本身及光的性质共同决定,与入射角、折射角无关,不随入射角、折射角的变化而变化。,5.“相对折射率”与“绝对折射率”
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