高中物理人教版選修3-4學(xué)案課件：第十三章光第一節(jié)光的反射和折射.ppt

知識(shí)導(dǎo)航 本章講的光可分為兩部分即幾何光學(xué)和物理光學(xué)幾何光學(xué)根據(jù)光的直線(xiàn)傳播、光的反射定律、光的折射定律研究光學(xué)知識(shí)；物理光學(xué)研究光的本性，學(xué)習(xí)光的干涉、衍射、偏振、色散現(xiàn)象，從波的角度認(rèn)識(shí)光并討論一些與光的本性有關(guān)的實(shí)例 本章的重點(diǎn)是光的折射定律，全反射概念及各種光路圖的作法難點(diǎn)是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)和全反射現(xiàn)象,學(xué)法指導(dǎo) (1)本章始終貫穿一個(gè)模型“光線(xiàn)”，引入光線(xiàn)，能形象地表示出光的傳播路徑和方向，作出光路圖可以把光問(wèn)題轉(zhuǎn)化為幾何問(wèn)題，便于研究 (2)通過(guò)機(jī)械波的學(xué)習(xí)，使我們知道干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象本章內(nèi)容的特點(diǎn)是絕大多數(shù)的現(xiàn)象在生活中不易被感知，要類(lèi)比機(jī)械波的特點(diǎn)和規(guī)律來(lái)掌握光的波動(dòng)學(xué)說(shuō)的理論，形成完整的知識(shí)體系,考綱須知,插在水中的筷子，看上去好像在水面處折斷了；盛了水的碗，看上去好像變淺了，這是什么原因？,1光射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，一部分返回原來(lái)介質(zhì)的現(xiàn)象叫 ，另一部分進(jìn)入另一介質(zhì)，這種現(xiàn)象叫 2光的反射和折射遵循的規(guī)律分別叫 在反射和折射現(xiàn)象中， 是可逆的 3光從 射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角1的 與折射角2的 之比，叫該介質(zhì)的絕對(duì)折射率，簡(jiǎn)稱(chēng)折射率用 表示即：n .,光的反射,光的折射,光的反射定,律、光的折射定律,光路,真空中,正弦,正弦,n,反射定律：反射光線(xiàn)在入射光線(xiàn)和法線(xiàn)所決定的平面內(nèi)，它與入射光線(xiàn)分居法線(xiàn)兩側(cè)，反射角等于入射角 說(shuō)明：入射光線(xiàn)、反射光線(xiàn)與法線(xiàn)必共面.,如圖所示，當(dāng)光線(xiàn)入射到兩種介質(zhì)的分界面上時(shí)，一部分光被反射回原來(lái)介質(zhì)，即反射線(xiàn)OB.另一部分光進(jìn)入第二種介質(zhì)，并改變了原來(lái)的傳播方向，即光線(xiàn)OC，這種現(xiàn)象叫做光的折射現(xiàn)象，光線(xiàn)OC稱(chēng)為折射光線(xiàn) 實(shí)驗(yàn)證明，折射光線(xiàn)仍在入射面內(nèi)，與入射光線(xiàn)分居法線(xiàn)兩側(cè)，折射光線(xiàn)與法線(xiàn)的夾角稱(chēng)為折射角(r),特別提醒： 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，但并非一定要變化，當(dāng)光垂直界面入射時(shí)光的傳播方向就不變化.,(1)內(nèi)容：折射光線(xiàn)跟入射光線(xiàn)和法線(xiàn)在同一平面內(nèi)，折射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分別位于法線(xiàn)的兩側(cè)入射角的正弦與折射角的正弦成正比 (2)折射率：光從真空斜射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角i的正弦跟折射角r的正弦之比n，叫做這種介質(zhì)的折射率：,特別提醒： 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跟光在這種介質(zhì)中傳播速度v之比，即n 折射率n是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，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),不同介質(zhì)折射率不同，而它們的密度也往往不同，那么介質(zhì)的折射率與其密度有什么關(guān)系？是不是介質(zhì)的密度越大，其折射率就越大？ 解析：介質(zhì)的折射率與介質(zhì)的密度沒(méi)有必然的聯(lián)系，密度大，折射率未必大，如水和酒精，水的密度較大，但水的折射率較小.,(1)常規(guī)思路 根據(jù)題意畫(huà)出正確的光路圖 利用幾何關(guān)系確定光路圖中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角均是與法線(xiàn)的夾角 利用折射定律、折射率公式列式求解,(2)玻璃磚對(duì)光的折射問(wèn)題 常見(jiàn)的玻璃磚有半圓形玻璃磚和長(zhǎng)方形玻璃磚對(duì)于半圓形玻璃磚若光線(xiàn)從半圓面射入，且其方向指向圓心，則其光路圖如圖甲所示，光線(xiàn)只發(fā)生一次偏折對(duì)于兩個(gè)折射面相互平行的長(zhǎng)方形玻璃磚，其折射光路如圖乙所示，光線(xiàn)經(jīng)過(guò)兩次折射后，出射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)的方向平行，但發(fā)生了側(cè)移,特別提醒： 畫(huà)光路圖時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 (1)光路是可逆的 (2)垂直界面入射的光線(xiàn)，折射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)在同一直線(xiàn)上 (3)過(guò)半圓形玻璃磚圓心的光線(xiàn)在圓弧處不偏折,如圖所示，一條光線(xiàn)由空氣射到半圓玻璃磚表面的圓心處，玻璃磚的半圓表面上(反射面)鍍有銀，則圖示幾個(gè)光路圖中，能正確、完整地表示光線(xiàn)行進(jìn)過(guò)程的是 ( ),答案：C 解析：在圓心處發(fā)生折射和反射，進(jìn)入半圓表面后沿原路返回，光從玻璃射向空中時(shí)在界面上發(fā)生反射和折射,如圖所示，M、N為兩個(gè)平面鏡，S點(diǎn)為一發(fā)光點(diǎn)，P和S點(diǎn)均在紙面內(nèi)由S點(diǎn)發(fā)出的一條光線(xiàn)先經(jīng)平面鏡M反射再射向平面鏡N，經(jīng)平面鏡N反射后通過(guò)P點(diǎn)試畫(huà)出這條光線(xiàn)的光路,解析：根據(jù)像和物關(guān)于平面鏡對(duì)稱(chēng)的規(guī)律，先找出S點(diǎn)在平面鏡M中的虛像S1點(diǎn)，如圖所示，虛像S1對(duì)于平面鏡N而言相當(dāng)于發(fā)光點(diǎn)，再找出S1在平面鏡N中的虛像S2，連接S2P，交平面鏡N于D2點(diǎn)，連接D2S1交平面鏡M于D1，連接SD1，則光線(xiàn)SD1、D1D2、D2P即為所要作的光線(xiàn),如圖所示，S為點(diǎn)光源，MN為平面鏡(1)用作圖法畫(huà)出通過(guò)P點(diǎn)的反射光線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的入射光線(xiàn)；(2)確定其成像的觀察范圍,解析：這是一道關(guān)于平面鏡成像問(wèn)題的考題，主要考查對(duì)平面鏡成像規(guī)律的認(rèn)識(shí)，平面鏡成像的特點(diǎn)是：等大正立的虛像方法是先確定像點(diǎn)的位置，然后再畫(huà)符合要求的光線(xiàn)以及與之對(duì)應(yīng)的入射光線(xiàn),(1)先確定S對(duì)應(yīng)的像S，連接PS與MN交于Q點(diǎn)，Q點(diǎn)即是過(guò)P點(diǎn)的反射點(diǎn)連接SQ即得對(duì)應(yīng)的入射光線(xiàn)，如圖甲所示 (2)由對(duì)稱(chēng)性確定S后，過(guò)S連接MN兩端點(diǎn)的邊界光線(xiàn)SM和SN，此區(qū)域即為像點(diǎn)S的觀察范圍，如圖乙所示.,光在某種介質(zhì)中的傳播速度是1.73108m/s，要使光由這種介質(zhì)射入空氣時(shí)折射光線(xiàn)與反射光線(xiàn)成90夾角，求入射角,答案：30 點(diǎn)評(píng)：根據(jù)題意，正確作出光路圖，明確入射角、反射角、折射角間的關(guān)系是解答此題的關(guān)鍵,答案：60,在新世紀(jì)來(lái)臨之際，我國(guó)天文工作者通過(guò)計(jì)算確定了我國(guó)新世紀(jì)第一道曙光的到達(dá)地浙江省溫嶺的石塘鎮(zhèn)(天文學(xué)規(guī)定：太陽(yáng)上邊緣發(fā)出的光線(xiàn)與地球相切于A點(diǎn)的時(shí)刻，就是A點(diǎn)的日出時(shí)刻，如圖所示)但由于地球大氣層的存在，光線(xiàn)會(huì)發(fā)生折射，因此地球上真實(shí)看到日出的時(shí)刻與天文學(xué)規(guī)定的日出時(shí)刻有所不同,已知：地球平均半徑為6371km，日地距離約為1.5108km，假設(shè)A點(diǎn)為石塘鎮(zhèn)，地球大氣層厚度約為20km，若認(rèn)為大氣層是均勻的，且折射率為1.00028，則由于大氣層的存在，石塘鎮(zhèn)看到真實(shí)日出的時(shí)刻比天文學(xué)規(guī)定的第一道曙光到達(dá)要 ( ) A提前5h B提前50s C推遲5s D推遲50s,解析：根據(jù)題意作出示意圖如圖所示，其中A點(diǎn)表示石塘鎮(zhèn)，DF，BG為太陽(yáng)的第一道曙光，由圖可知，如果沒(méi)有大氣層，那么，A點(diǎn)只有等到地球轉(zhuǎn)到B點(diǎn)時(shí)才能看到第一道曙光，然而，由于大氣層的折射，在A點(diǎn)就可以看到曙光 由此可見(jiàn)，石塘鎮(zhèn)的第一道曙光會(huì)提前出現(xiàn),答案：B 點(diǎn)評(píng)：這是一道光學(xué)知識(shí)應(yīng)用能力題，要求用光的折射定律解釋地球上真正看到日出的時(shí)刻與天文上規(guī)定的日出時(shí)刻有所不同的物理現(xiàn)象,井口大小和深度相同的兩口井，一口是枯井，一口是水井(水面在井口之下)兩井底部各有一只青蛙，則( ) A水井中的青蛙覺(jué)得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 B枯井中的青蛙覺(jué)得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 C水井中的青蛙覺(jué)得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星 D兩只青蛙覺(jué)得井口一樣大，睛天的夜晚，水井中的青蛙能看到