2014-2015学年高中物理4.1光的折射定律课件教科版选修3-4

高中物理·选修3-4·教科版第四章光的折射4.1光的折射定律[目标定位]1.掌握光的反射及反射定律.2.掌握光的折射及折射定律.3.掌握介质的折射率的概念，了解介质的折射率与光速的关系.4.会依据光的反射定律和折射定律作出光路图．一、光的反射和折射现象当光射到两种介质的分界面时，一部分光仍回到原来的介质里继续传播的现象，叫做光的；另一部分光进入第二种介质继续传播的现象叫做光的．预习导学反射折射二、光的折射定律1．折射定律：入射光线、折射光线和法线在同一内，入射光线与折射光线分居法线，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一．预习导学2．公式：sinisinr＝n平面两侧常数想一想光在两种介质的界面发生反射和折射现象时，反射光线、折射光线和入射光线的传播速度是否相同？答案光在不同介质中的传播速度不同．反射光线和入射光线是在同一介质中，故它们两个的传播速度相同；折射光线和入射光线不在同一介质中，故它们两个的传播速度不同．预习导学三、介质的折射率1．把光从射入某种发生折射时，入射角i的正弦值与折射角r的正弦值的，叫做这种介质的折射率．n＝.2．折射率与光速的关系：介质的折射率n，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比．n＝.3．任何介质的折射率都大于1.预习导学真空介质比值sinisinrcv想一想当光从水射入空气发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做水的折射率，这种说法正确吗？为什么？答案不正确．空气可以作为真空处理，根据折射率的定义可知光从空气射入水发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做水的折射率.预习导学课堂讲义一、对折射率的理解1．折射率是一个反映介质的光学性质的物理量，其大小由介质本身及入射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关．2．应用n＝sinisinr计算介质折射率时，注意i为真空中的光线与法线夹角，不一定为入射角；r为介质中光线与法线的夹角，也不一定为折射角．课堂讲义【例1】关于折射率，下列说法正确的是()A．根据sinisinr＝n可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比B．根据sinisinr＝n可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比C．根据n＝cv可知，介质的折射率与光在该介质中的光速成反比D．同一频率的光由真空进入某种介质时，折射率与光在介质中的波长成反比课堂讲义解析介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，故选项A、B均错；由于真空中的光速是个定值，故n与v成反比是正确的，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，选项C正确；由于v＝λf，当f一定时，v与λ成正比，又n与v成反比，故n与λ也成反比，选项D正确．答案CD借题发挥折射率n反映了介质的光学性质，它的大小只由介质本身和入射光的频率决定，与入射角和折射角的大小无关，切不可认为n与入射角的正弦成正比，与折射角的正弦成反比．课堂讲义【例2】两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了如图4－1－1所示的折射现象(αβ)．下列结论中正确的是()A．在水中的传播速度，光束a比光束b大B．在水中的传播速度，光束a比光束b小C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大图4－1－1解析由公式n＝sinisinr，可得折射率nanb，C正确，D错误；由v＝cn，nanb知vavb，A正确，B错误．课堂讲义答案AC课堂讲义二、光的折射定律的应用解决光的折射问题的基本思路：1．根据题意画出正确的光路图．2．利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角．3．利用折射定律n＝sinisinr、折射率与光速的关系n＝cv列方程，结合数学三角函数的关系进行运算．课堂讲义图4－1－2【例3】如图4－1－2所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d，当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B，当桶内油的深度等于桶高的一半时，在A点沿AB方向看去，看到桶底上的C点，C、B相距14d.由此可得油的折射率n＝_____；光在油中传播的速度v＝_______m/s.(结果可用根式表示)课堂讲义解析作出光路图如图所示．由题意知，sinα＝22，sinβ＝d4d22＋d42＝15＝55，故油的折射率n＝sinαsinβ＝102，光在油中传播的速度v＝cn＝610×107m/s.答案102610×107课堂讲义借题发挥在解决光的折射问题中正确画出光路图是前提，利用几何关系确定边、角关系是关键．课堂讲义【例4】[2014·江苏单科，12B(3)]Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图如图4－1－3所示．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t.图4－1－3解析设光在鳞片中的折射角为γ，由折射定律知，n＝sinisinγ在鳞片中传播的路程l1＝2dcosγ，传播速度v＝cn，传播时间t1＝l1v解得t1＝2n2dcn2－sin2i，同理，在空气中的传播时间t2＝2hccosi则t＝t1＋t2＝2n2dcn2－sin2i＋2hccosi.课堂讲义答案见解析