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成才之路 物理 路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索 人教版 選修3 4 機(jī)械波 第十三章 第一節(jié)光的反射和折射 第十二章 插在水中的筷子 看上去好象在水面處折斷了 盛了水的碗 看上去好像變淺了 這是什么原因 1 概念光線入射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí) 光的傳播方向發(fā)生改變 一部分光 的現(xiàn)象 叫做光的反射 2 光的反射定律 1 反射光線和入射光線在 內(nèi) 2 反射光線和入射光線分居在 3 反射角等于 3 光路的特點(diǎn)在反射現(xiàn)象中 光路是 的 光的反射 返回原介質(zhì) 同一平面 法線兩側(cè) 入射角 可逆 1 折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)斜射進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向 的現(xiàn)象 光的折射和折射定律 改變 2 折射定律 1 內(nèi)容 折射光線與入射光線 法線處在 內(nèi) 折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè) 入射角的正弦與折射角的正弦成 比 3 光路的特點(diǎn)在光的折射現(xiàn)象中 光路是 的 同一平面 正 可逆 1 定義光從 射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí) 的正弦與 的正弦之比 叫做這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率 簡稱折射率 折射率 真空 入射角 折射角 3 物理意義是一個(gè)與介質(zhì)有關(guān)的常數(shù) 反映介質(zhì) 的物理量 光學(xué)性質(zhì) 真空 介質(zhì) 大于1 一 光的折射現(xiàn)象的規(guī)律1 光的方向光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí) 傳播方向一般要發(fā)生變化 斜射 并非一定變化 當(dāng)光垂直界面入射時(shí) 傳播方向就不發(fā)生變化 2 光的傳播速度光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí) 傳播速度一定發(fā)生變化 當(dāng)光垂直界面入射時(shí) 光的傳播方向雖然不變 但也屬于折射 因?yàn)楣鈧鞑サ乃俣劝l(fā)生了變化 3 入射角與折射角的大小關(guān)系光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí) 折射角與入射角的大小關(guān)系不要一概而論 要視兩種介質(zhì)的折射率大小而定 當(dāng)光從真空斜射入介質(zhì)時(shí) 入射角大于折射角 當(dāng)光從介質(zhì)斜射入真空時(shí) 入射角小于折射角 特別提醒 1 應(yīng)用折射定律和反射定律解題的關(guān)鍵是確定入射角和折射角 畫出正確的光路圖是解題的必要前提 2 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 二 對(duì)折射率的理解1 關(guān)于正弦值當(dāng)光由真空射入某種介質(zhì)時(shí) 入射角 折射角以及它們的正弦值是可以改變的 但正弦值的比值是一個(gè)常數(shù) 2 關(guān)于常數(shù)n入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一個(gè)常數(shù) 但不同介質(zhì)具有不同的常數(shù) 說明常數(shù)反映了該介質(zhì)的光學(xué)特性 不同介質(zhì)折射率不同 而它們的密度也往往不同 那么介質(zhì)的折射率與其密度有什么關(guān)系 是不是介質(zhì)的密度越大 其折射率就越大 解析 介質(zhì)的折射率與介質(zhì)的密度沒有必然的聯(lián)系 密度大 折射率未必大 如水和酒精 水的密度較大 但水的折射率較小 三 解決光的折射問題的常規(guī)思路和兩類典型的問題1 常規(guī)思路 1 根據(jù)題意畫出正確的光路圖 2 利用幾何關(guān)系確定光路圖中的邊 角關(guān)系 要注意入射角 折射角均是與法線的夾角 3 利用折射定律 折射率公式列式求解 2 玻璃磚對(duì)光的折射問題常見的玻璃磚有半圓形玻璃磚和長方形玻璃磚 對(duì)于半圓形玻璃磚若光線從半圓面射入 且其方向指向圓心 則其光路圖如圖甲所示 光線只發(fā)生一次偏折 對(duì)于兩個(gè)折射面相互平行的長方形玻璃磚 其折射光路如圖乙所示 光線經(jīng)過兩次折射后 出射光線與入射光線的方向平行 但發(fā)生了側(cè)移 特別提醒 畫光路圖時(shí)應(yīng)注意的問題 1 光路是可逆的 2 垂直界面入射的光線 折射光線與入射光線在同一直線上 3 過半圓形玻璃磚圓心的光線在圓弧處不偏折 下圖是光由空氣射入半圓形玻璃磚 再由玻璃磚射入空氣的光路圖 O點(diǎn)是半圓形玻璃磚的圓心 下列情況可能發(fā)生的是 答案 D解析 在圓心處發(fā)生反射和折射 B C錯(cuò) 由空氣射入玻璃折射角小于入射角 A錯(cuò) 故選D 如圖所示 S為點(diǎn)光源 MN為平面鏡 1 用作圖法畫出通過P點(diǎn)的反射光線所對(duì)應(yīng)的入射光線 2 確定其成像的觀察范圍 光的反射 解析 這是一道關(guān)于平面鏡成像問題的題目 主要考查對(duì)平面鏡成像規(guī)律的認(rèn)識(shí) 平面鏡成像的特點(diǎn)是 等大正立的虛像 方法是先確定像點(diǎn)的位置 然后再畫符合要求的光線以及與之對(duì)應(yīng)的入射光線 1 先確定S對(duì)應(yīng)的像S 連接PS 與MN交于Q點(diǎn) Q點(diǎn)即是過P點(diǎn)的反射點(diǎn) 連接SQ即得對(duì)應(yīng)的入射光線 如圖甲所示 2 由對(duì)稱性確定S 后 過S 連接MN兩端點(diǎn)的邊界光線S M和S N 此區(qū)域即為像點(diǎn)S 的觀察范圍 如圖乙所示 檢查視力時(shí)人與視力表之間的距離應(yīng)為5m 現(xiàn)因屋子太小而使用一個(gè)平面鏡 視力表到鏡子的距離為3m 如圖所示 那么人到鏡中的視力表的距離和人到鏡子的距離分別為 A 5m 2mB 6m 2mC 4 5m 1 5mD 4m 1m答案 A 光的折射 解析 樹頂反射和石頭折射成像的光路圖如圖所示 答案 5 3m點(diǎn)評(píng) 根據(jù)題意 正確作出光路圖 明確入射角 反射角 折射角間的關(guān)系是解答此題的關(guān)鍵 有經(jīng)驗(yàn)的漁民叉魚時(shí) 不是正對(duì)著看到的魚去叉 而是對(duì)著所看到魚的下方叉 如圖所示 你知道這是為什么嗎 探究 應(yīng)用 解析 從魚身上反射的光線由水中進(jìn)入空氣時(shí) 在水面上發(fā)生折射 折射角大于入射角 折射光線進(jìn)入人眼 人眼會(huì)逆著折射光線的方向看去 就會(huì)覺得魚變淺了 眼睛看到的是魚的虛像 在魚的上方 所以叉魚時(shí)要瞄準(zhǔn)像的下方 如圖所示 A 15 B 30 C 45 D 60 答案 D