《2018-2019高中物理 第13章 光 13.1 光的反射和折射課件 新人教版選修3-4.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第13章 光 13.1 光的反射和折射課件 新人教版選修3-4.ppt（96頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第十三章光1光的反射和折射,【自主預(yù)習(xí)】1.光的反射和反射定律:(1)反射現(xiàn)象:光從第1種介質(zhì)射到它與第2種介質(zhì)的分界面時(shí),一部分光會(huì)_____到第1種介質(zhì)的現(xiàn)象。,返回,(2)反射定律:反射光線與入射光線、法線處在_____平面內(nèi),反射光線與入射光線分別位于法線的_____;反射角_____入射角。如圖所示。,同一,兩側(cè),等于,2.光的折射和折射定律:(1)折射現(xiàn)象:光從第1種介質(zhì)射到它與第2種介質(zhì)的分界面時(shí),一部分光會(huì)_____第2種介質(zhì)的現(xiàn)象。,進(jìn)入,(2)折射定律:折射光線與入射光線、法線處在_____平面內(nèi),折射光線與入射光線分別位于法線的_____;入射角的正弦與折射角的正弦成__

2、___,即_________=n12。如圖所示。,同一,兩側(cè),正比,3.光路的可逆性:在光的反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象中,光路都是_____的。4.折射率:(1)定義:光從_____中射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí),入射角的_____與折射角的_____之比,叫作這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率,簡(jiǎn)稱折射率,用符號(hào)n表示。(2)定義式:n=_______。,可逆,真空,正弦,正弦,(3)物理意義:反映介質(zhì)_________的物理量,不同的介質(zhì)有不同的折射率。(4)折射率與光速的關(guān)系:光在不同介質(zhì)中的_________不同,且都_____光在真空中的傳播速度;某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中的傳播速度c與光在這種介質(zhì)中的傳播

3、速度v之比,即n=_____。,光學(xué)性質(zhì),傳播速度,小于,【預(yù)習(xí)小測(cè)】1.如圖所示,國(guó)家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上點(diǎn)綴了無數(shù)白色亮點(diǎn),他們被稱為鍍點(diǎn),北京奧運(yùn)會(huì)舉行時(shí)正值盛夏,鍍點(diǎn)能改變光線方向,將光線擋在場(chǎng)館外,鍍點(diǎn)對(duì)外界陽光的主要作用是(),A.反射太陽光線,遵循光的反射定律B.反射太陽光線,不遵循光的反射定律C.折射太陽光線,遵循光的折射定律D.折射太陽光線,不遵循光的折射定律【解析】選A。“將光擋在場(chǎng)館外”,光線沒有進(jìn)入第2種介質(zhì),所以是光的反射現(xiàn)象,遵循光的反射定律,選項(xiàng)A正確。,2.如圖所示,落山的太陽看上去正好在地平線上,但實(shí)際上太陽已處于地平線以下,觀察者的視覺誤差

4、大小取決于當(dāng)?shù)卮髿獾臓顩r。造成這種現(xiàn)象的原因是()A.光的反射B.光的折射C.光的直線傳播D.小孔成像,,【解析】選B。大氣層由于疏密程度不同,對(duì)光的折射率不同,太陽光進(jìn)入大氣層發(fā)生折射,使傳播方向改變,屬于光的折射,B項(xiàng)正確。,3.一束光線從空氣射向折射率為1.5的玻璃內(nèi),入射角為45,下面光路圖中正確的是(),,【解析】選C。光從空氣射向玻璃,同時(shí)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)折射定律n=得θ2<θ1,故B、D錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確。,主題一反射定律和折射定律【互動(dòng)探究】如圖甲、乙所示是一狹窄光束射到玻璃面上時(shí)發(fā)生折射和反射的情景,結(jié)合情景討論下列問題。,(1)反射光線、折射光線、入射光線和法

5、線的位置關(guān)系如何?提示:反射光線、折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi),反射光線、折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)。,,(2)如圖乙所示,如果轉(zhuǎn)動(dòng)入射光線,測(cè)得光由空氣射入玻璃時(shí)入射角θ1與折射角θ2的數(shù)值表,分析表格數(shù)據(jù),思考折射角與入射角有什么定量關(guān)系?,提示:由表格數(shù)據(jù)可知,在誤差允許的范圍內(nèi),入射角正弦與折射角正弦比值相等,即=n12。,(3)在光的反射和折射中如果逆著反射光線或折射光線的方向射入,出射光線會(huì)沿什么方向?提示:出射光線會(huì)沿原入射光線的方向射出,因?yàn)樵诠獾姆瓷浜驼凵渲泄饴肥强赡娴摹?(4)當(dāng)光線垂直入射時(shí),入射角為0,折射角為____,此時(shí)_____(選填“符合”或“不符合

6、”)折射定律。,0,符合,【探究總結(jié)】1.反射與折射現(xiàn)象中的“一點(diǎn)”“二線”“三面”:(1)一點(diǎn):反射時(shí),反射角等于入射角;折射時(shí),入射角正弦與折射角的正弦比為一常數(shù),均為一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。(2)二線:反射光線與入射光線,或折射光線與入射光線,分別位于法線的兩側(cè)。,(3)三面:三線共面,反射光線、入射光線、法線位于同一平面內(nèi),或折射光線、入射光線、法線位于同一平面內(nèi)。2.折射光路的特點(diǎn):折射光的光路是可逆的,如果讓光線逆著原來的折射光線射到界面上,光線就會(huì)逆著原來的入射光線發(fā)生折射。,【典例示范】光線以60的入射角從空氣射入玻璃中,折射光線與反射光線恰好垂直(真空中的光速c=3.0108m/s)。

7、(1)畫出光路圖。(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的傳播速度。(3)當(dāng)入射角增大或減小時(shí),玻璃的折射率是否變化?說明理由。,【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖。(2)確定入射角和折射角。,【解析】(1)由題意知入射角θ1=60,反射角θ3=60,折射角θ2=90-60=30,光路圖如圖所示。,(2)根據(jù)m/s=1.7108m/s。(3)當(dāng)入射角變化時(shí),比值保持不變,即玻璃的折射率并不改變,折射率由介質(zhì)和入射光的頻率決定,而跟入射角的大小無關(guān)。答案:(1)見解析(2)1.7108m/s(3)見解析,【探究訓(xùn)練】1.(多選)圖中虛線表示兩種介質(zhì)的界面及其法線,實(shí)

8、線表示一條光線斜射向界面后發(fā)生反射與折射的光線,以下說法正確的是()A.aO是入射光線B.bO是入射光線C.bO是反射光線D.cO是折射光線,【解析】選B、D。根據(jù)反射定律知,入射光線與反射光線相對(duì)于法線對(duì)稱。由題圖可知只有aO和bO關(guān)于MN對(duì)稱,所以aO和bO一定是入射或反射光線,再根據(jù)折射定律,入射光線與折射光線分居在法線兩側(cè),綜合以上可知,bO是入射光線,aO是反射光線,cO是折射光線。,2.(2018濟(jì)南高二檢測(cè))一個(gè)人站在水面平靜湖邊,觀察離岸一段距離的水下的一條魚,這個(gè)人看到的魚的位置和魚在水下真實(shí)的位置相比較,下列說法中正確的是()A.在魚真實(shí)位置的正上方某處B.在魚真實(shí)位置上方

9、偏向觀察者的某處C.在魚真實(shí)位置下方偏向觀察者的某處D.所給條件不足,無法確定觀察到的魚的位置,【解析】選B。如圖所示,人在岸上看離岸一段距離的水下的魚,應(yīng)是從魚的位置發(fā)出的光(實(shí)際上是魚的反射光),經(jīng)折射后射入人的眼睛,看到的是魚的像。把魚看作一個(gè)發(fā)光點(diǎn)S,人看到的是折射光線的反向延長(zhǎng)線交于發(fā)光點(diǎn)S的右上方S′點(diǎn),這說明人看到的是魚的虛像,且位置是偏向右上方,所以選項(xiàng)B正確。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.如圖所示,井口大小和深度相同的兩口井,一口是枯井,一口是水井(水面在井口之下),兩井底部各有一只青蛙,則(),A.水井中的青蛙覺得井口大些,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星B.枯井中的青蛙覺得井

10、口大些,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星C.水井中的青蛙覺得井口小些,晴天的夜晚,枯井中的青蛙能看到更多的星星D.兩只青蛙覺得井口一樣大,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星,【解析】選B。這是一道典型的視野問題,解決視野問題的關(guān)鍵是確定邊界光線,是誰約束了視野等。如本題中由于井口邊沿的約束而不能看到更大的范圍,據(jù)此作出邊界光線。如圖所示。水井中的青蛙相當(dāng)于枯井中離開井底一定高度的青蛙,看向井口和天空γ<α,所以水井中的青蛙可看到更多的星星,故選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤。,2.一束光從空氣射向折射率為的某種介質(zhì),若反射光線與折射光線垂直,則入射角為。真空中的光速為c,則光在該介質(zhì)中

11、的傳播速度為。,【解析】光路圖如圖所示。根據(jù)折射定律:n=及i+r=90,得tani=,i=60,根據(jù)答案:60,【通法悟道】應(yīng)用折射定律和反射定律解題的技巧(1)畫出正確的光路圖,確定入射角和折射角是解題的前提和關(guān)鍵。(2)從光路圖上找準(zhǔn)入射角和折射角,應(yīng)用n=列式求解,是順利解題的基礎(chǔ)。(3)入射角、折射角、反射角均以法線為標(biāo)準(zhǔn)來確定,注意法線與界面的區(qū)別。,主題二對(duì)折射率的理解【互動(dòng)探究】1.介質(zhì)的折射率n=,能否說入射角θ1增大,折射率也增大?提示:不能。同一種介質(zhì)的折射率不變,不隨入射角變化。,2.折射率跟哪些因素有關(guān)?反映了介質(zhì)的什么性質(zhì)?提示:折射率的大小由介質(zhì)本身決定,與入射角

12、、折射角的大小無關(guān)。在入射角θ1不變的情況下,介質(zhì)折射率越大,折射角θ2就越小,光線偏折的程度就越大?？梢?折射率的大小反映了介質(zhì)對(duì)光線的偏折能力的強(qiáng)弱,折射率是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量。,3.光由其他介質(zhì)射入空氣時(shí),n=是否還適用?如果適用,θ1、θ2分別應(yīng)是什么角?提示:適用。θ1應(yīng)為折射角,θ2應(yīng)為入射角。即計(jì)算某種介質(zhì)的折射率時(shí),公式中θ1為空氣中的光線與法線的夾角,θ2為介質(zhì)中的光線與法線的夾角。,4.任何介質(zhì)的折射率都大于1嗎?提示:光在真空中的傳播速度為c,而在其他介質(zhì)中,光的傳播速度vnbB.navbD.va

13、結(jié)論中正確的是(),A.在水中的傳播速度,光束a比光束b大B.在水中的傳播速度,光束a比光束b小C.水對(duì)光束a的折射率比水對(duì)光束b的折射率小D.水對(duì)光束a的折射率比水對(duì)光束b的折射率大,【解析】選A、C。由公式n=,可得折射率navb,A正確,B錯(cuò)誤。,2.在折射現(xiàn)象中,下列說法正確的是()A.折射角一定小于入射角B.折射率跟折射角的正弦值成反比C.折射角增大為原來的2倍,入射角也增大為原來的2倍D.折射率大的介質(zhì),光在其中傳播速度小,【解析】選D。折射角可能小于入射角,也可能大于入射角。例如,光從水中射入空氣時(shí),折射角就大于入射角,故A錯(cuò);某種介質(zhì)的折射率對(duì)特定的光是一定的,不隨折射角的正弦

14、值的變化而變化,故B錯(cuò);入射角的正弦與折射角的正弦成正比,而不是入射角與折射角成正比,故C錯(cuò);由n=知,D正確。,【通法悟道】有關(guān)折射定律的求解技巧(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖。(2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系,要注意入射角、折射角的確定。(3)注意光路可逆性、對(duì)稱性的應(yīng)用。(4)利用折射定律規(guī)范求解。,主題三實(shí)驗(yàn):測(cè)定玻璃的折射率【互動(dòng)探究】為了測(cè)定玻璃磚的折射率,將白紙用圖釘釘在平木板上,如圖所示。,1.本實(shí)驗(yàn)的目的是什么?提示:測(cè)定玻璃的折射率。2.如何確定入射光線的方向?提示:在白紙上畫出一條直線aa′作為界面(線),過aa′上一點(diǎn)O畫出界面的法線NN′,并畫一條線段AO作為

15、入射光線。,3.如何確定出射光線的方向?提示:(1)把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上,使它的長(zhǎng)邊跟aa′對(duì)齊,畫出玻璃磚的另一邊bb′。,(2)在線AO上豎直插入兩枚大頭針P1、P2,透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線方向直到P2的像擋住P1的像,再在觀察者一側(cè)豎直插入兩枚大頭針P3、P4,使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P3及P1、P2的像,記下P3、P4的位置。,(3)移去大頭針和玻璃磚,過P3、P4所在處作線O′B與bb′交于O′,線O′B就代表了沿AO方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向。,4.如何確定入射角和折射角?提示:連接OO′,入射角θ1=∠AON,折射角θ2=∠O′ON′

16、。,5.用量角器量出入射角和折射角,從三角函數(shù)表中查出它們的正弦值,把這些數(shù)據(jù)記錄在表格中。,6.實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的處理方法有哪些?提示:(1)計(jì)算法:把上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別由n=計(jì)算出n1、n2、n3…,求出平均值即為玻璃磚折射率的測(cè)量值。,(2)圖象法:因sinθ2=sinθ1,所以可把上面的數(shù)據(jù)以sinθ1值為橫坐標(biāo)、以sinθ2值為縱坐標(biāo),建立直角坐標(biāo)系,如圖所示。描數(shù)據(jù)點(diǎn),過數(shù)據(jù)點(diǎn)連線作一條過原點(diǎn)的直線。求解圖線斜率,設(shè)斜率為k,則k=,故玻璃磚折射率n=。,7.用以上兩種方法來求玻璃的折射率測(cè)量誤差較大,又有比較繁瑣的計(jì)算,有沒有比較簡(jiǎn)便的方法來計(jì)算玻璃的折射率呢?提示:可以有如下兩種方法:

17、,(1)單位圓法:以O(shè)為圓心,單位長(zhǎng)為半徑,用圓規(guī)作單位圓交AO的延長(zhǎng)線于C,用三角板過點(diǎn)C作aa′的垂線交OB于D。如圖所示,則OD長(zhǎng)度就是玻璃的折射率的數(shù)值。,實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析因?yàn)橛炙?(2)尺規(guī)法:經(jīng)過入射點(diǎn)畫出玻璃界面的法線NN′,以入射點(diǎn)O為圓心,適當(dāng)長(zhǎng)度為半徑畫圓,入射光線、折射光線與圓周交于A和B,由點(diǎn)A、B向法線作垂線,分別交法線NN′于A′、B′點(diǎn),如圖所示。測(cè)出垂線的長(zhǎng)度AA′和BB′。則玻璃的折射率可表示為,【探究總結(jié)】1.實(shí)驗(yàn)步驟:(1)將白紙用圖釘按在繪圖板上,先在白紙上畫出一條直線aa′作為界面,過aa′上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN′,并畫出一條線段AO作為入射光線。

18、,(2)把平行玻璃磚平放在白紙上,使它的長(zhǎng)邊跟aa′對(duì)齊,畫出玻璃磚的另一條長(zhǎng)邊bb′。(3)在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2,透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線的方向,直到P1的像被P2擋住。再在觀察的這一側(cè)依次插兩枚大頭針P3、P4,使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P1、P2的像及P3,記下P3、P4的位置。,(4)移去玻璃磚,連接P3、P4并延長(zhǎng)交bb′于O′,連接OO′即為折射光線,入射角θ1=∠AON,折射角θ2=∠O′ON′。(5)用量角器測(cè)出入射角和折射角,查出它們的正弦值,將數(shù)據(jù)填入表格中。(6)改變?nèi)肷浣铅?,重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟。,2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法:(1)

19、計(jì)算法:由公式n=計(jì)算。(2)圖象法:分別以sinθ1、sinθ2為坐標(biāo)軸,作出圖象,根據(jù)圖象斜率求折射率。,【典例示范】某同學(xué)利用“插針法”測(cè)定玻璃的折射率,所用的玻璃磚兩面平行.正確操作后,作出的光路圖及測(cè)出的相關(guān)角度如圖所示。,(1)此玻璃的折射率計(jì)算式為n=(用圖中的θ1、θ2表示)。(2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇,為了減小誤差,應(yīng)選用寬度(填“大”或“小”)的玻璃磚來測(cè)量。,【解題指南】(1)用插針法確定光路,找出與入射光線相應(yīng)的出射光線,就能在玻璃磚中畫出對(duì)應(yīng)的折射光線。(2)測(cè)出一組對(duì)應(yīng)的入射角和折射角,根據(jù)折射定律便可求出玻璃的折射率。,【解析】n=由實(shí)驗(yàn)的注

20、意事項(xiàng)可知應(yīng)選用寬度大的玻璃磚來測(cè)量,以減小實(shí)驗(yàn)誤差。答案:(1)(2)大,【探究訓(xùn)練】1.(多選)在用兩面平行的玻璃磚測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中,其實(shí)驗(yàn)光路如圖所示,對(duì)實(shí)驗(yàn)中的一些具體問題,下列說法中正確的是(),A.為了減少作圖誤差,C和D的距離應(yīng)適當(dāng)取大一些B.為了減少測(cè)量誤差,A、B連線與法線NN′的夾角應(yīng)適當(dāng)大一些C.若A、B的距離較大時(shí),通過玻璃磚會(huì)看不到A、B的像D.若A、B連線與法線NN′間夾角過大時(shí),有可能在bb′一側(cè)看不清A、B的像,【解析】選A、B、D。實(shí)驗(yàn)時(shí),盡可能將大頭針豎直插在紙上,且A和B之間,B與O之間,C與D之間,C與O′之間距離要稍大一些,入射角θ1應(yīng)適當(dāng)大一些

21、,以減小測(cè)量角度的誤差,但入射角不宜太大,也不宜太小,A、B正確;若A、B的距離較大或入射角較大時(shí),通過玻璃磚仍會(huì)看到A、B的像,只是看不清楚,C錯(cuò)誤,D正確。,2.學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí),某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí),設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器,如圖所示。在一個(gè)圓形木盤上過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF,在半徑OA上垂直圓盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2的位置不變,每次測(cè)量時(shí),讓圓盤的BFC部分豎直浸入液體中,而且總使得液面與直徑BC相平,EF為界面的法線,而后在圖中右上方區(qū)域觀察,P1、P2的像,并在圓周上插上大頭針P3,使P3正好擋住P1、P2。同學(xué)們通過

22、計(jì)算,預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值。這樣只要根據(jù)P3所插的位置,就可直接讀出液體折射率的值。則:,(1)若∠AOF=30,OP3與OC的夾角為30,則P3處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為。(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對(duì)應(yīng)的折射率的值大?。(3)作AO的延長(zhǎng)線交圓周于K,K處所對(duì)應(yīng)的折射率的值應(yīng)為。,【解析】(1)此時(shí)OP3與OE之間的夾角為入射角,i=60,r=30,則(2)P4對(duì)應(yīng)的入射角大,折射角相同,所以對(duì)應(yīng)的折射率大。(3)當(dāng)在K位置時(shí),入射角與折射角相等,所以折射率等于1。答案:(1)(2)P4(3)1,【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.某同學(xué)做測(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn),操作時(shí)將玻璃磚的界線aa′、b

23、b′畫好后誤用另一塊寬度稍窄的玻璃磚,如圖所示。實(shí)驗(yàn)中除仍用原界線外,其余操作都正確,則測(cè)得的玻璃的折射率將()A.偏大B.偏小C.不影響結(jié)果D.不能確定,【解析】選B。如圖所示,由于所畫玻璃磚的寬度比實(shí)際寬度大,使入射點(diǎn)向左移,折射點(diǎn)向右移,使得所畫折射角比實(shí)際折射角大,故測(cè)得的折射率偏小。,2.用三棱鏡做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn),先在白紙上放好三棱鏡,在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2,然后在棱鏡的另一側(cè)觀察,調(diào)整視線使P1的像被P2擋住。接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4,使從另一側(cè)隔著棱鏡觀察時(shí),大頭針P4、P3和P1、P2的像恰好在一條直線上。畫出大頭針位置和三棱鏡輪廓,如圖所

24、示。,(1)在圖上畫出所需的光路。(2)為了測(cè)出棱鏡玻璃的折射率,需要測(cè)量的量是,在圖上標(biāo)出它們。(3)計(jì)算折射率的公式是n=。,【解析】(1)如圖所示,畫出通過P1、P2的入射光線交AC面于O,畫出通過P3、P4的出射光線交AB面于O′,則光線OO′就為入射光線P1P2在三棱鏡中的折射光線。,(2)在所畫的圖上,標(biāo)明入射角θ1和折射角θ2,并畫出虛線部分。用量角器測(cè)量出θ1和θ2或用刻度尺測(cè)出線段EF、OE、GH、OG的長(zhǎng)度。(3)因?yàn)閯t答案:見解析,【通法悟道】測(cè)定折射率時(shí)的注意事項(xiàng)(1)入射角一般取15～75為宜(太小,相對(duì)誤差大;太大,使折射光線弱,不易觀察)。(2)插針要豎直,且間距適當(dāng)大些(精確確定光路)。(3)插針法實(shí)驗(yàn),玻璃磚不能動(dòng)(移動(dòng)會(huì)改變光路圖)。,(4)確定邊界線時(shí)嚴(yán)禁把玻璃磚當(dāng)尺子用(損壞玻璃磚),畫邊界線時(shí)描兩點(diǎn)確定邊界線。(5)玻璃磚寬度在5cm以上(讓折射光線長(zhǎng)點(diǎn)以減小誤差)。,【課堂小結(jié)】,