光的反射和折射课件

第一节光的反射和折射课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练第一节光的反射和折射课标定位学习目标：1.理解光的反射定律和折射定律，并能用来解释和计算有关的问题．2．理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系．重点难点：1.反射定律和折射定律的应用．2．会依据光的反射定律和折射定律作出光路图．课前自主学案一、反射定律和折射定律1．光的反射和反射定律(1)反射现象：光从第1种介质射到它与第2种介质的________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______平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的______；反射角______入射角．分界面返回同一两侧等于2．光的折射和折射定律(1)折射现象：光线从第1种介质照射到它与第2种介质的分界面时,一部分光会_____第2种介质的现象．(2)折射定律折射光线与入射光线、法线处在__________内，折射光线与入射光线分别位于_____的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成_____，即____________＝n12.3．光路的可逆性在光的反射现象和折射现象中，光路都是_____的．进入同一平面法线正比sinθ1/sinθ2可逆二、折射率1．定义：光从______射入某种介质发生折射时,入射角的______与折射角的______之比，叫这种介质的绝对折射率，简称折射率,用符号n表示．2．定义式：n＝_____________.3．折射率与光速的关系光在不同介质中的______不同，且都______光在真空中的传播速度；某种介质的折射率等于光在真空中的速度c与光在这种介质中的速度v之比，即n＝c/v.真空正弦正弦sinθ1/sinθ2速度小于科目一考试年科目一模拟考试题科目二考试年科目二考试技巧、考试内容、考试视频核心要点突破一、对光的折射现象及折射定律的理解1．在掌握折射定律时，首先要理解定律“根据入射光线确定折射光线”的方法，体会定律在确定一条光线时采用的从“空间→平面→线”的科学表述方式．其次，定律给出了sinθ1sinθ2＝n，这个常数n就是这种介质的折射率．2．在光的折射中，注意光线偏折的方向：如果光线从折射率小的介质射向折射率大的介质，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大(减小)折射角也会增大(减小)；如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于折射角，并且随着入射角的增大(减小)折射角也会增大(减小)．3．折射光路是可逆的，如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射，定律中的公式就变为sinθ1sinθ2＝1n，式中θ1、θ2分别为此种情况的入射角和折射角．即时应用(即时突破，小试牛刀)1．如果光以同一入射角从真空射入不同介质,则()A．折射角越大,表示这种介质对光线的偏折作用越大B．折射角越大,表示这种介质对光线的偏折作用越小C．折射角越小,表示这种介质对光线的偏折作用越大D．折射角越小,表示这种介质对光线的偏折作用越小答案：BC二、对折射率的理解1．物理意义折射率是一个反映介质的光学性质的物理量，由n＝sinθ1sinθ2可知；当θ1一定时，n越大，θ2越小，此时光线的偏折角Δθ＝θ1－θ2就越大，即n越大，光线的偏折角度就越大．2．决定因素折射率的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，“折射率与入射角的正弦成正比”的说法和“折射率与折射角的正弦成反比”的说法都是错误的．3．大小特点介质的折射率跟光在其中的传播速率的关系是：n＝cv，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都大于1.光从真空斜射向任何其他介质时，入射角都大于折射角．4．相对折射率光从介质1射入介质2时，入射角θ1与折射角θ2的正弦之比叫做介质2对介质1的相对折射率，通常用n12表示，如果介质1、介质2的折射率分别是n1、n2，光在介质1、介质2中的传播速度分别是v1、v2，那么，n12＝sinθ1sinθ2＝v1v2＝n1n2，所以n1v2＝n2v1或n1sinθ2＝n2sinθ1，这个结论是普遍适用的．即时应用即时突破，小试牛刀)2．关于折射率，下列说法正确的是()A．根据n＝sinθ1sinθ2可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比B．根据n＝sinθ1sinθ2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．以上说法都不对答案：C三、解决光的折射问题的常规思路和两类典型问题1．常规思路(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、折射角均是与法线的夹角．(3)利用折射定律、折射率公式列式求解．2．视深问题(1)视深是人眼看透明物质内部某物点时像点离界面的距离．在中学阶段，一般都是沿着界面的法线方向去观察，在计算时，由于入射角很小，折射角也很小，故有sinθ1sinθ2≈tanθ1tanθ2≈θ1θ2，这是在视深问题中经常用到的关系式．(2)当沿竖直方向看水中物体时，“视深”是实际深度的1n倍，n是水的折射率．3．玻璃砖对光的折射问题常见的玻璃砖有半圆形玻璃砖和长方形玻璃砖．对于半圆形玻璃砖，若光线从半圆面射入，且其方向指向圆心，则其光路图如图13－1－1甲所示，光线只发生一次偏折．对于两个折射面相互平行的长方形玻璃砖，其折射光路如图乙所示，光线经过两次折射后，出射光线与入射光线的方向平行，但发生了侧移．图13－1－1特别提醒：画光路图时应注意的问题：(1)光路是可逆的．(2)垂直界面入射的光线，折射光线与入射光线在同一直线上．(3)过半圆形玻璃砖圆心的光线在圆弧处不偏折．课堂互动讲练折射现象的定性分析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．某些区域提前，在另一些区域延后D．不变例1【精讲精析】假如地球周围没有大气层，太阳光将沿直线传播，如图13－1－2所示，在地球上B点的人将在太阳到达A′点时看到日出；而地球表面有大气层时，由于空气的折射率大于1，并且离地球表面越近，大气层的密度越大，折射率越大，太图13－1－2阳光将沿如图所示AB曲线进入在B处的人眼中，使在B处的人看到日出，但在B处的人认为光是沿直线传播的,则认为太阳位于地平线上的A′点，而此时太阳还在地平线以下，相当于日出时刻提前了,所以无大气层时观察到日出的时刻将延后．【答案】B【方法总结】人眼是根据最终射入的光的方向来确定发光物体位置的，光在空气中的折射，人眼是觉察不到的．变式训练1(2011年郑州质检)如图13－1－3所示，眼睛在a处看到鱼在水中的b处,若从a处射出一束激光欲照射到鱼身上,则激光应对着哪一位置射出()图13－1－3A．b的下方B．b的上方C．b处D．无法确定解析：选C.人眼看到的是鱼的虚像，鱼发出的光线经水面折射后进入人眼，由光路可逆知当激光从a向b发射时，经水面折射后将刚好照射到鱼身上．例2光的反射、折射光路的计算(2011年徐州模拟)如图13－1－4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.图13－1－4【精讲精析】画出如图13－1－5所示光路图，设折射角为γ，根据折射定律n＝sinγsini解得γ＝60°由几何知识得，△OPQ为直角三角形，所以两个光斑PQ之间的距离L＝PA＋AQ＝Rtan30°＋2Rsin60°解得L＝4033≈23.1cm.图13－1－5【答案】23.1cm【方法总结】解答此类问题要注意：(1)根据题意画出正确的光路图；(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系,要注意入射角、折射角的确定；(3)利用反射定律、折射定律求解；(4)注意光路可逆性、对称性的应用．光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直(真空中的光速c＝3.0×108m/s)．(1)画出折射光路图；(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度；(3)当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？说明理由．关于折射率的计算例3【思路点拨】先画出玻璃与空气的界面，再过入射点作出界面的垂线即为法线，然后根据光的反射定律和折射定律作出入射光线、反射光线和折射光线．求出折射角θ2后，根据n＝sinθ1sinθ2求出n，当入射角变化时，比值sinθ1sinθ2保持不变，即玻璃的折射率并不改变，再根据n＝cv求出光在玻璃中的传播速度v.【自主解答】(1)由题意知入射角θ1＝60°，反射角θ3＝60°，折射角θ2＝90°－60°＝30°，折射光路图如图13－1－6所示．(2)n＝sinθ1sinθ2＝sin60°sin30°＝3.根据n＝cv得v＝cn＝3.0×1083m/s，故v＝1.7×108m/s.图13－1－6(3)折射率不会变化，折射率由介质和入射光的频率决定，而跟入射角的大小无关．【答案】见自主解答【方法总结】(1)准确、规范地画出光路图是解决几何光学问题的前提和关键．(2)从光路图上找准入射角和折射角，应用n＝sinθ1sinθ2列式求解．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.视深的计算例4【思路点拨】解答该题可按如下思路分析：画光路图→寻找几何关系→应用折射定律→求视深【精讲精析】如图13－1－7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为一组对应的入射角和折射角，可知θ1、θ2均很小．由数学知识可知：图13－1－7【方法总结】在θ角很小时，数学近似sinθ≈tanθ≈θ是物理中最常用的近似关系．场景中出现直角三角形时，用sinθ≈tanθ，这样更便于利用直角三角形的边角关系解题，场景中出现圆时，用sinθ≈θ，这样更便于利用弧长(或弦长)与半径的关系解题．