1、,第十三章 光,1光的反射和折射,1.理解光的反射定律和折射定律. 2.理解折射率的定义及其与光速的关系.,学科素养与目标要求,物理观念：,科学思维：,1.能用反射定律和折射定律来解释和计算有关问题. 2.能用折射率的定义来进行有关计算. 3.知道光在反射和折射时的光路可逆.,NEIRONGSUOYIN,内容索引,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习,1.光的反射 (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 内，反射光线与入 射光线分别位于
2、；反射角 入射角. (3)在光的反射现象中，光路是 的.,一、反射定律和折射定律,分界面,返回,同一平面,法线的两侧,等于,可逆,2.光的折射 (1)折射现象：光从第1种介质射到它与第2种介质的 时，一部分光会 第2种介质的现象. (2)折射定律(如图1所示),图1,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 ； 与_ 成正比，即 n12(式中n12是比例常数). (3)在光的折射现象中，光路是 的.,分界面,进入,同一平面,法线的两侧,入射角的正弦,折射角的正弦,可逆,二、折射率,1.定义 光从真空射入某种介质发生折射时， 与 之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率.
3、即n . 2.折射率与光速的关系 某种介质的折射率，等于光在 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 . 3.理解 由于cv，故任何介质的折射率n都 (填“大于”“小于”或“等于”)1.,入射角的正弦,折射角的正弦,真空,大于,1.判断下列说法的正误. (1)光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一定发生变化.() (2)入射角增大为原来的2倍，折射角和反射角也都增大为原来的2倍.() (3)介质的折射率越大，光在这种介质中传播速度越快.() (4)由折射率的定义式n 得出，介质的折射率与入射角1的正弦成正比，与折射角2的正弦成反比.(),即学即用,2.一束光从真空进入某介质，
4、方向如图2所示，则该介质的折射率为_，若光在真空中的传播速度为c，则光在该介质中的传播速度为_.,图2,重点探究,在岸上往平静的水面观察，我们既可以看见水中的鱼，又可以看见岸上树的倒影. (1)这两种现象产生的原因相同吗？,一、反射定律和折射定律,答案不相同.看见水中的鱼是光的折射现象，看见岸上树的倒影是光的反射现象.,导学探究,(2)有经验的渔民叉鱼时，不是正对着看到的鱼去叉，而是对着所看到鱼的下方叉，这是为什么？,答案从鱼上反射的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得鱼变浅了，所以叉鱼时要对着所看到的鱼的下方叉.,
5、1.光的传播方向：当光从一种介质垂直进入另一种介质时，传播方向不变；斜射时，传播方向改变. 2.光的传播速度：光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定发生变化. 当光垂直界面入射时，光的传播方向虽然不变，但也属于折射，光传播的速度发生变化.,知识深化,3.入射角与折射角的大小关系：当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时，入射角大于折射角，当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，入射角小于折射角. 4.反射定律和折射定律应用的步骤 (1)根据题意画出光路图. (2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、反射角、折射角均是光线与法线的夹角. (3)利用反射定律、折射定律及几
6、何规律列方程求解.,例1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c3.0108 m/s) (1)画出折射光路图；,解析光路图如图所示，其中AO为入射光线，OB为折射光线.,答案见解析图,(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度；,(3)当入射角变为45时，折射角的正弦值多大？,(4)当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？,答案不变,解析不变化，因为折射率是由介质和入射光频率共同决定的物理量，与入射角的大小无关.,例2如图3所示为某种透明介质的截面图，AOC为等腰直角三角形，BC为半径R12 cm的四分之一圆弧，AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点.
7、一束红光射向圆心O，在AB分界面上的入射角i45，结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑.已知该介质对红光的折射率为n ，求两个亮斑与A点间的距离分别为多少.,答案见解析,图3,解析光路图如图所示，设折射光斑为P1，折射角为r，,设反射光斑为P2，由几何知识可得OAP2为等腰直角三角形，故AP212 cm.,提示：入射角、折射角、反射角均以法线为标准确定，注意法线与界面的区别.,二、折射率,导学探究,如表所示是在探究光由真空射入某种透明介质发生折射的规律时得到的实验数据.请在表格基础上思考以下问题：,(2)当入射角与折射角发生变化时，有没有保持不变的量(误差允许范围内)?,答案入射角的正弦值和折射角
8、的正弦值之比保持不变.,(1)随着入射角的增大，折射角怎样变化？,答案折射角增大.,1.对折射率的理解 (1)折射率 n ，1为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角. (2)折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关，与介质的密度没有必然联系.,知识深化,2.折射率与光速的关系：n (1)光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，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n都大于1. (2)某种介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越小.,
9、例3(2016上海卷)一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时 A.速度相同，波长相同 B.速度不同，波长相同 C.速度相同，频率相同 D.速度不同，频率相同,解析同一单色光在不同的介质内传播过程中，光的频率不会发生改变；水的折射率大于空气的折射率，由公式v 可以判断，该单色光进入水中后传播速度减小，故选项D正确.,例4(2018全国卷)如图4，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上.D位于AB边上，过D点作AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小
10、标记的像；过O点作AB边的垂线交直线DF于E；DE2 cm，EF1 cm.求三棱镜的折射率.(不考虑光线在三棱镜中的反射),图4,解析过D点作AB边的法线NN，连接OD，则ODN为O点发出的光线在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为，如图所示.,式中n为三棱镜的折射率 由几何关系可知 60 EOF30 在OEF中有EFOEsin EOF 由式和题给条件得OE2 cm,根据题给条件可知，OED为等腰三角形，有30 ,学科素养这道高考题考查了折射定律、作图能力、光在三棱镜中的传播问题及相关的知识点.通过解题，学生回顾了折射定律，锻炼了作图能力，让物理概念和规律在头脑中得到提炼和升华，体现了“物理
11、观念”、“科学思维”等学科素养.,针对训练两束平行的细激光束垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图5所示.已知其中一束光沿直线穿过玻璃，它的入射点是O，另一束光的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点.已知玻璃半圆截面的半径为R，OA ，OP R.求玻璃材料的折射率.,图5,解析画出光路图如图所示.,其中一束光沿直线穿过玻璃，可知O点为圆心.另一束光从A点沿直线进入玻璃，设在半圆面上的入射点为B，入射角为1，折射角为2，,由几何关系可知：BPR，折射角为：260.,达标检测,1.(对折射率的理解)(多选)关于折射率，下列说法正确的是 A.根据 可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比 B.
12、根据 可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比 C.根据n 可知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比 D.同一频率的光由真空进入不同介质时，折射率与光在介质中的波长成反比,1,2,3,4,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均错误； 由于真空中的光速c是个定值，故折射率n与传播速度v成反比，选项C正确； 由于vf，当频率f一定时，速度v与波长成正比，又折射率n与速度v成反比，故折射率n与波长也成反比，选项D正确.,1,2,3,4,2.(折射率的计算)(2016四川卷)某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图
13、6甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径.该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin isin r图象如图乙所示.则 A.光由A经O到B，n1.5 B.光由B经O到A，n1.5 C.光由A经O到B，n0.67 D.光由B经O到A，n0.67,1,2,3,4,图6,1,2,3,4,3.(折射定律的应用)(2017江苏卷)人的眼球可简化为如图7所示的模型.折射率相同、半径不同的两个球体共轴.平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为R的小球，会聚在轴线上的P点.取球体的折射率为 ，且D R.求光线的会聚角.(示意图未按比例画出),1,2,3,4,图7,答案30,1,2,3,4,解得i45，,4.(折射率的计算)如图8所示为直角三棱镜的截面图，一条光线平行于BC边入射，经棱镜折射后从AC边射出.已知A60，光在真空中的传播速度为c.求：,1,2,3,4,图6,(1)该棱镜材料的折射率；,解析作出完整的光路如图所示.,根据几何关系可知B30， 所以60.,又因为60，所以. 又60，故30.,1,2,3,4,(2)光在棱镜中的传播速度.,1,2,3,4,
