131光的反射和折射

第十三章光第一节光的反射和折射自主学目标1.理解光的反射定律和折射定律，并能用来解释有关现象和进行相关计算.2.理解折射率的物理意义.3.知道折射率与光速的关系.知识点归纳一、光的反射及反射定律1.光的反射：光从第1种介质射到它与第2种介质的①时，一波分光会返回第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②，反射光线与入射光线分别位于法线的③，反射角④入射角.二、光的折射及折射定律1.光的折射：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⑤的现象.2.折射定律：折射光线与入射光线、法线处在⑥，折射光线与入射光线分别位于法线的⑦，入射角的正弦与折射角的正弦⑧.2112sinsinn.光路可逆性：在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的.三、折射率1.定义：光从⑨射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，简称折射率.n=⑩.2.物理意义：反映介质○11的物理量.3.折射率与光速的关系：某种介质的折射率等于光在○12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=○13.提示：①分界面②同一平面内③两侧④等于⑤进入第2种介质⑥同一平面内⑦两侧⑧成正比⑨真空⑩21sinsin○11光学性质○12真空○13vc重难点解析一、对折射现象的理解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，当光垂直界面入射时，折射光线就不发生变化，但还是属于折射，因为只要光从一种介质射入另外一种介质时，光速都会发生变化.二、对折射率的理解1.当光从真空射入某种介质时，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但正弦值之比是个不变的常数，但不同介质的常数不同，折射率n反映了介质的光学特性.2.折射率rinsinsin中，i对应在真空中光路与法线的角度，r对应在介质中光路与法线的角度.3.折射率的定义式rinsinsin，但折射率n由介质本身及光的性质决定，不随入射角、折射角的变化而变化.4.折射率与光速的关系n=vc，由于光在真空中传播的速度大于光在任何介质中传播的速度，所以任何介质的折射率n都大于1.典型例题例1某人手持边长为6cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高度。测量时保持镜面与地面垂直，镜子与眼睛的距离为0.4m。在某位置时，他在镜中恰好能够看到整棵树的像；然后他向前走了6.0m，发现用这个镜子长度的5/6就能看到整棵树的像。这棵树的高度约为A．4.0mB．4.5mC．5.0mD．5.5m【解析】如图是恰好看到树时的反射光路，由图中的三角形可得mmLmH4.04.006.0,人离树越远，视野越大，看到树所需镜面越小，同理有mmmLmH4.064.005.0，以上两式解得L=29.6m，H=4.5m.【答案】B例2．河中有条小鱼，某时刻小鱼的实际深度为H，一人从水面正上方往水中看，他感觉到的小鱼的深度为多大？(设水的折射率为n.)【解析】如图所示，设小鱼在S处，从鱼反射出的光线SO垂直水面射出，光线SO1与SO间的夹角很小．因一般人的瞳孔的线度为2～3mm，θ1、θ2为一组对应的折射角和入射角，可知θ1、θ2均很小．由数学知识知：sinθ1≈tanθ1＝OO1h，sinθ2≈tanθ2＝OO1H由折射定律得：n＝sinθ1sinθ2＝OO1/hOO1/H＝Hh，得h＝Hn眼睛树的像树即他感觉到的小鱼的深度为实际深度的1n，即变浅．【答案】Hn新课标检测1.某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜，两平面镜相互平行，物体距离左镜4m，右镜8m，如图所示，物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像与物体的距离是（）A．24mB．32mC．40mD．48m2.如图所示，光在真空和某介质的界面MN上发生折射，由图可知()A．光是从真空射入介质的B．介质的折射率为32C．介质的折射率为3D．反射光线与折射光线的夹角为60°3．关于折射率，下列说法中正确的是()A．根据sinθ1sinθ2＝n可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比B．根据sinθ1sinθ2＝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，介质的折射率与介质中的光速成反比D．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比4．如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况．造成这种现象的原因是()A．光的反射B．光的折射C．光的直线传播D．小孔成像5．把用相同玻璃制成的厚度为d的正方体a和半径亦为d的半球体b，分别放在报纸上，且让半球的凸面向上．从正上方分别观察a、b中心处报纸上的字，下面的观察记录中正确的是()A．a中的字比b中的字高B．b中的字比a中的字高C．一样高D．a中的字较没有玻璃时的高，b中的字和没有玻璃时的一样6．一个圆柱形筒，直径为12cm，高16cm，人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9cm.当筒中盛满液体时，则人眼又恰能看到筒侧的最低点，求：(1)此液体的折射率；(2)光在此液体中的传播速度．7.一半径为R的1/4球体放置在水平面上，球体由折射率为3的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为2/3R。求出射角。.8.如图所示，半圆玻璃砖的半径R＝10cm，折射率为n＝3，直径AB与屏幕垂直并接触于A点，激光a以入射角i＝30°射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现了两个光斑．求两个光斑之间的距离L.课时训练1．在水中的潜水员斜看岸边的物体时，看到的物体()A．比物体所处的实际位置高B．比物体所处的实际位置低C．跟物体所处的实际位置一样高D．以上三种情况都有可能2．一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示．设玻璃对a、b的折射率分别为na和nb，a、b在玻璃中的传播速度分别为va和vb，则()A．nanbB．nanbC．vavbD．vavb3．假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比：()A．将提前B．将延后C．在某些地区将提前，在另一些地区将延后D．不变4．如图所示，一束光线会聚于P点，现在会聚点P上方放一个两面平行的玻璃砖，则会聚点的位置将（）A.向上移动B．向下移动C．向左移动D．向右移动5.一潜水员自水下目测到位于船头的观察者距水面的距离为h1，而船头的观察者目测潜水员距水面深度为h2，则（）A.潜水员实际深度大于h2，观察者实际高度大于h1B.潜水员实际深度小于h2，观察者实际高度大于h1C.潜水员实际深度大于h2，观察者实际高度小于h1D.潜水员实际深度小于h2，观察者实际高度小于h16．为了连续改变反射光的方向，并多次重复这个过程，方法之一是旋转由许多反射镜面组成的多面体棱镜(简称镜鼓)，如图所示．当激光束以固定方向入射到镜鼓的一个反射面上时，由于反射镜绕垂直轴旋转，反射光就可在屏幕上扫出一条水平线．依此每块反射镜都将轮流扫描一次．如果要求扫描的范围045，且每秒扫描48次，那么镜鼓的反射镜面数目和镜鼓旋转的转速分别为()A．8，360转／分B．16，180转／分C．16，360转／分D．32，180转／分7.半径为R的玻璃圆柱体，截面如右图所示，圆心为O，在同一截面内，两束相互垂直的单色光射向圆柱面的A、B两点，其中一束沿AO方向，∠AOB＝30°，若玻璃对此单色光的折射率n＝3.(1)试作出两条光线从射入到第一次射出的光路图，并求出各折射角．(当光线射向柱面时，如有折射光线则不考虑反射光线)(2)求两条光线经圆柱体后第一次射出的光线的交点(或延长线的交点)与A点的距离．8.如右图所示，一个半径为R的14透明球体放置在水平面上，一束光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点．已知OA＝R2，该球体对光的折射率为3.则：它从球面射出时的出射角β为多少？9．如图所示，巡查员站立于一空的贮液池边，检查池角处出液口的安全情况．已知池宽为L，照明灯到池底的距离为H.若保持照明光束方向不变，向贮液池中注入某种液体，当液面高为H/2时，池底的光斑距离出液口L/4.(1)试求当液面高为2H/3时，池底的光斑到出液口的距离x.(2)控制出液口缓慢地排出液体，使液面以v0的速率匀速下降，试求池底的光斑移动的速率vx.10.如图乙所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上面的A点射出。已知入射角为i,A与O相距l,介质的折射率为n,试求介质的厚度d.11.一光线以很小的入射角i射入一厚度为d、折射率为n的平板玻璃，求出射光线与入射光线之间的距离（很小时．sin,cos1）12．为从军事工事内部观察外面的目标，如图所示，在工事壁上开一长方形孔．设工事壁厚d=34.64cm，孔的宽度L=20cm，孔内嵌入折射率n=3的玻璃砖．(1).嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少?(2).要想使外界180o范围内景物全被观察到，应嵌入多大折射率的玻璃砖?