第4章 1 光的折射定律

1、.1光的折射定律學 習 目 標知 識 脈 絡(luò)1.經(jīng)歷實驗探究過程，理解光的折射定律重點2.知道折射率的意義，知道折射率與光速的關(guān)系重點3.能根據(jù)折射定律解釋一些自然現(xiàn)象.4.能應用折射定律分析視深問題重點、難點光 的 反 射 和 光 的 折 射 定 律 1光的反射和折射現(xiàn)象1光的反射當光射到兩種介質(zhì)的分界面時，一部分光仍回到原來的介質(zhì)里繼續(xù)傳播的現(xiàn)象2光的折射光線從一種介質(zhì)照射到兩種介質(zhì)的分界面時，一部分光進入另一種介質(zhì)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象2光的折射定律入射光線、折射光線和法線在同一平面內(nèi)，入射光線與折射光線分居法線兩側(cè)，入射角的正弦與折射角的正弦之比為一常數(shù)1反射定律是確定反射光線位置的規(guī)律2不是

2、所有的反射現(xiàn)象都遵循反射定律×3發(fā)生漫反射時，反射角不等于入射角×4一束光從空氣進入水中時傳播方向一定改變×1人站在平面鏡前面會看到自己的像平面鏡成像的特點是什么？【提示】平面鏡成的像是虛像，像和物等大，像和物到鏡面的間隔 相等2入射角、折射角哪一個較大？【提示】沒有前提條件，無法確定1折射定律的表達式 入射角的正弦跟折射角的正弦成正比即常數(shù)如圖4­1­1所示也可以用n的數(shù)學公式表達，n為比例常數(shù)這就是光的折射定律圖4­1­12對定律的理解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：

3、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)，這句話把折射光線的位置又作了進一步確實定，使得折射光線的“自由度越來越小i>03“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，當入射光線的位置、方向確定下來時，折射光線的位置、方向就惟一確定了所以，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3光線偏折的方向假如光線從折射率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

4、；假如光線從折射率大的介質(zhì)射向折射率小的介質(zhì)，折射光線偏離法線，入射角小于折射角，并且隨著入射角的增大減小折射角也會增大減小如圖4­1­2所示即光線的偏折情況與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)圖4­1­24折射光路是可逆的假如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，定律中的公式就變?yōu)?，式中i、r分別為此時的入射角和折射角1關(guān)于光的反射與折射，以下說法正確的選項是A光發(fā)生反射時，光的傳播方向不一定改變B光發(fā)生反射時，光的傳播方向可能偏轉(zhuǎn)90°C光發(fā)生反射時，光的傳播方向一定改變D光發(fā)生折射時，一定伴隨著反射現(xiàn)象E光發(fā)生反射時，一定伴

5、隨著折射現(xiàn)象【解析】發(fā)生反射時，光的傳播方向一定發(fā)生改變，且可以改變90°，A錯，B、C對；發(fā)生折射時，一定伴隨著反射現(xiàn)象，但有反射現(xiàn)象，不一定有折射現(xiàn)象，D對，E錯【答案】BCD2如圖4­1­3所示，落山的太陽看上去正好在地平線上，但實際上太陽已處于地平線以下，觀察者的視覺誤差大小取決于當?shù)卮髿獾臓顩r造成這種現(xiàn)象的原因是什么？圖4­1­3【解析】太陽光線進入大氣層發(fā)生折射，使傳播方向改變，使人感覺太陽的位置比實際位置偏高【答案】光的折射折射問題的四點注意1根據(jù)題意畫出正確的光路圖；2利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角確實

6、定；3利用反射定律、折射定律求解；4注意光路可逆性、對稱性的應用介 質(zhì) 的 折 射 率 1定義：在物理學中，把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角i的正弦與折射角r的正弦的比值，叫做這種介質(zhì)的折射率2公式：n.3理論和實驗的研究都證明：某種介質(zhì)的折射率n，等于光在真空中的傳播速度cc3×108 m/s與光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n.4光在不同介質(zhì)中的速度是不同的，這正是光發(fā)生折射的原因光在真空中的傳播速度c大于光在其他任何介質(zhì)中的傳播速度v，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.1當光從空氣垂直射入水中時，水的折射率為0.×2光的折射率隨入射角增大而增大×3介質(zhì)

7、的折射率越大，光在這種介質(zhì)中的傳播速度越小4折射率大的介質(zhì)，密度不一定大1是否可以由折射率的定義式n得出介質(zhì)的折射率與入射角1的正弦成正比，與折射角2的正弦成反比？【提示】不可以折射率n由介質(zhì)的性質(zhì)和光的顏色決定，與入射角1和折射角2無關(guān)2光在折射率大的介質(zhì)中傳播速度越大還是越?。俊咎崾尽坑蓈知，n越大，v越小1介質(zhì)折射率的理解1光從真空射入某種介質(zhì)時，入射角、折射角以及它們的正弦值是可以改變的，但是，正弦值之比是個常數(shù)該常數(shù)即介質(zhì)的折射率，也叫絕對折射率，它的大小由介質(zhì)本身及入射光的頻率決定，與入射角、折射角的大小無關(guān)“折射率與sin ii為入射角成正比，跟sin rr為反射角成反比的說法和

8、“折射率n跟光速v成反比的說法是錯誤的2同種介質(zhì)入射角的正弦跟折射角的正弦之比是一個常數(shù)，不同介質(zhì)的常數(shù)不同，說明常數(shù)反映著該介質(zhì)的光學特性3由于空氣折射率和真空折射率非常接近約等于1，因此當光線從空氣射入介質(zhì)時，介質(zhì)折射率的定義式n也適用4由n知，某色光在折射率較大的介質(zhì)中光速較小2解釋折射現(xiàn)象1應用折射定律解釋視深問題視深問題是折射定律的應用視深是人眼看透明物質(zhì)內(nèi)部某物點時像點離界面的間隔 在中學階段，一般都是沿著界面的法線方向去觀察在計算時，由于入射角很小，折射角也很小，故有：sin 1/sin 2tan 1/tan 2.如圖4­1­4所示，一物點S位于折射率為n的介

9、質(zhì)中H深處，由于一般瞳孔線度為2 mm3 mm，因此i和r角都很小，那么sin itan i，sin rtan r，由折射定律知n，所以視深h.圖4­1­4假如從折射率為n的介質(zhì)中，觀察正上方距液面高為H的物體，同理可得hnHh為視高利用視深、視高公式，不僅可以簡捷地測定介質(zhì)折射率，也可以方便地分析和解決與視深、視高有關(guān)的問題2折射時的色散現(xiàn)象 一束白光經(jīng)過棱鏡折射后發(fā)生色散，在光屏上形成一條彩色光帶，如圖4­1­5所示，即為折射中的色散光譜光譜中紅光在最上端，紫光在最下端，這說明各種色光通過棱鏡后的偏折程度不同：紅光偏折程度最小，偏折角最??；紫光偏折程

10、度最大，偏折角最大圖4­1­53光的色散現(xiàn)象說明的問題同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同，對紅光的折射率最小，對紫光的折射率最大由n可知，各種色光在同一介質(zhì)中的光速不同，紅光速度最大，紫光速度最小同一頻率的色光在不同介質(zhì)中傳播時，頻率不變，光速改變v，波長亦隨之改變3.一束光從某種介質(zhì)射入空氣中時，入射角130°，折射角260°，折射光路如圖4­1­6所示，那么以下說法正確的選項是圖4­1­6A此介質(zhì)折射率為B此介質(zhì)折射率為C光在介質(zhì)中速度比在空氣中小D光在介質(zhì)中速度比在空氣中大E當入射角增大時，折射角也增大，但折射率不變【解析】由折射定律n，A錯誤，B正確；又由n知光在介質(zhì)中速度比在空氣中小，C正確，D錯誤根據(jù)折射率的物理意義知，E正確【答案】BCE4一束光線從空氣射向折射率為1.5 的玻璃內(nèi)，入射角為45°，畫出反射和折射的光路示意圖【解析】光