2025年高二物理同步培优讲练（人教版选择性必修第一册）4.1 光的折射（解析版）.docx

4.1光的折射

物理素养

学习目标

1.物理观念：知道光的反射、折射现象及折射率的概念，能对简单现象进行解释。

2.科学思维：理解光的反射定律和折射定律，能够应用几何知识分析物理问题。

3.科学探究：经历光的折射定律的探究过程，体会科学探究的重要作用。

4.科学态度与责任：结合生活中的光学现象，培养学生的兴趣。

1.认识光的反射及折射现象，知道法线、入射角、反射角、折射角的含义。

2.通过实验探究，理解折射率的概念和光的折射定律。

3.会测量玻璃等材料的折射率，通过实验体会光线模型的建构过程。

重点关注：①光的折射、入射角、折射角、反射角、法线、折射定律、折射率②测量玻璃的折射率

（一）课前研读课本，梳理基础知识

一、光的反射

1.反射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光返回到第1种介质的现象。

2.反射定律：反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角。

二、光的折射

1.折射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光进入第2种介质的现象。

2.折射定律：:折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12(式中n12是比例常数)。

光的折射定律的三个关键词：“同平面”“线两旁”“成正比”。

3.在光的折射现象中，光路是可逆的。

三、折射率

1．定义:光从真空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，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，即n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)。

2．折射率与光速的关系:某种介质的折射率，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，即n＝eq\f(c,v)。

（二）辨析

1.发生折射现象时,入射角与折射角成正比,对吗?

【答案】不对。根据折射定律,入射角的正弦与折射角的正弦成正比。

2.光从一种介质进入另一种介质时,传播方向一定发生变化吗?

【答案】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,但并非一定要变化;当光垂直分界面入射时,光的传播方向就不会变化。

3.介质的折射率可能小于1吗?

【答案】不可能。光在任何介质中折射率都大于1。

4.介质的折射率随着入射角的增大而增大吗?

【答案】介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量,它的大小只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。

5.入射角是不是一定大于折射角?

【答案】不一定。光从真空斜射入介质时，入射角大于折射角;光从某介质斜射入真空时,折射角大于入射角;当光垂直界面入射时,折射角等于入射角。

【题型一】光的折射

【点拨】

【点拨】解决光的折射问题的基本思路

(1)根据题意正确画出光路图。

(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系,注意入射角、反射角、折射角的确定。

(3)利用反射定律、折射定律求解。

(4)注意光路的可逆性的利用。

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。

【典型例题1】（23-24高二下·广东广州·期末）为提升公园水池的观赏效果，工作人员在池底的P点处安装了一盏彩灯（彩灯可视为点光源）。已知池深H=2m，P点到水池右侧的水平距离为当水池装满水时，距离池边x?=2.4m的工作人员恰能看到彩灯，工作人员眼部离地的高度为h=1.8m。已知光在真空中的速度

（1）求水的折射率n；

（2）光在水中的速度v；

（3）如果想让彩灯的光也能从水池左侧的B点射出水面，则B点与P点的水平距离L不能超过多少。（结果用根号表示）

【答案】（1）；（2）；（3）

【详解】（1）光线在A点的折射角

入射角

则折射率

（2）光在水中的速度

（3）若光线恰好能在B点发生全反射，则

B点与P点的水平距离

解得

【对点训练1】（2024·广东·模拟预测）义眼（俗称人工假眼）可看成一个折射率为、半径为R的透光球体，如图所示，球心为O。有两条与中轴线平行的单色光分别从眼眶边缘的A、B两点进入眼球，A、B关于轴线对称，最终两条光线恰相交于球面上同一点C。求：

（1）两条光线之间的距离；

（2）光在眼球中传播的时间t（不考虑光在C处的反射）。

【答案】（1）；（2）

【详解】（1）光发生折射时的法线分别为OA与OB，令空气中的入射角和介质中的折射角分别为和，则有

根据几何关系可知，

解得，，

（2）根据折射率与光速的关系式有

光在眼球中传播的距离

则光在眼球中传播的时间

结合上述解得

【题型二】折射率

【点拨】

【点拨】

1．对折