教科版高中物理选择性必修第一册精品课件 第4章 光及其应用 1.光的折射定律.ppt

;;基础落实·必备知识全过关;;一、光的折射定律

1.光的折射

当光射到两种介质的界面时,一部分光第二种介质继续传播的现象。?

2.光的折射定律与分界面垂直的线

入射光线、折射光线和法线在同一平面内,入射光线与折射光线分居

的两侧;入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数。?;二、介质的折射率

(1)定义:在物理学中,把光从射入某种介质发生折射时,入射角i的

值与折射角r的值的比,叫作这种介质的折射率。?;情境链接

如图所示,一束光线斜射入容器中,并在容器底部形成一个光斑。往容器中逐渐注水的过程中,图中的光斑的位置将如何变化?;教材拓展

阅读教材P96“发展空间”中“绝对折射率和相对折射率”的内容,回答什么是绝对折射率,什么是相对折射率。;易错辨析

(1)一束光从空气进入水中时传播方向一定改变。()

(2)无论是光的折射,还是反射,光路都是可逆的。()

(3)入射角越大,折射率越大。()

(4)若光从空气射入水中,它的传播速度一定增大。();;;知识归纳

1.对折射现象的理解

(1)现象:当光从一种介质斜射入另一种介质时,其传播方向发生了改变,即入射角i与折射角r不相等(i≠r)。

特殊情况:当光垂直分界面射入另一种介质时,传播方向不变,但传播速度发生变化,也属于折射现象。

(2)原理:光在不同介质中的传播速度不同,这正是光发生折射的原因。

(3)入射角与折射角的大小关系:光从一种介质进入另一种介质时,折射角与入射角的大小关系要看两种介质的折射率的大小关系。当光从真空斜射入介质时,入射角大于折射角;当光从介质斜射入真空时,入射角小于折射角。

(4)光路是可逆的。;2.对折射定律的理解

(1)“同面内”:“折射光线与入射光线、法线处在同一平面内”,这句话大体上说明了三线的空间位置——三线共面。

(2)“线两旁”:“折射光线与入射光线分居法线两侧”,这句话把折射光线的位置又做了进一步的确定。

(3)“正比例”:“入射角的正弦与折射角的正弦成正比”,即=n,折射角r随入射角i的变化而变化,入射角i的正弦与折射角r的正弦之比是定值。;特别提示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、折射角均以法线为标准。

(3)利用折射定律、折射率公式求解。;应用体验

【例1】如图所示,一小孩站在宽6m的河边,在他正对面的岸边有一距离河面高度为3m的树,树的正下方河底有一块石头,小孩向河面看去,可同时看到树顶和石头两者的像,并发现两个像重合。若小孩的眼睛离河面高为1.5m,河水的折射率为,试估算河水深度。;答案5.3m

解析树顶反射和石头折射成像的光路图如图所示;对点演练1

一个大游泳池,池底水平,水深1.0m,有长OA=1.3m的直杆直立于池底,当太阳光以与水平方向成37°角射在水面上时,测得杆在池底的影长OA=1.15m。sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:

(1)水的折射率;

(2)当池水深度变为0.7m时杆在池底的影长OA″的长度。;(2)当池水深度变为0.7m时,光路图如图乙所示,由几何关系知

AB=OA-h=1.3m-0.7m=0.6m;;提示由表中数据可以看出,随着入射角的增大,折射角增大。但入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不变。;知识归纳

(1)关于正弦值:当光由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,但正弦值的比值是一个常数。

(2)关于常数n:入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数,但不同介质具有不同的常数,说明常数反映了该介质的光学特性。

(3)折射率与光速的关系:介质的折射率n跟光在其中的传播速度v有关,即n=。由于光在真空中的传播速度c大于光在任何介质中的传播速度v,所以任何介质的折射率n都大于1。

(4)折射率的决定因素:介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量,它的大小由介质本身及光的性质共同决定,不随入射角、折射角的变化而变化。;特别提示(1)折射率的定义式中i为真空(空气)中的光线与法线的夹角,不一定是入射角;r为介质中的光线与法线的夹角,也不一定是折射角。

(2)介质的折射率与介质的密度没有必然的联系。密度大,折射率未必大,如水和酒精,水的密度较大,但水的折射率较小。;应用体验

【例2】一水球半径为R=m,O为球心,MN为直径,弧AM所对的圆心角为30°,一细激光束沿与OA夹角为i的方向从A点射入水球,入射光线与OA在同一平面内,如图所示。已知该激光束在水球内经过两次反射刚好到达入射点A,真空中光速c=3×108m/s,sini=。求: