第十三章 光13．1光的反射和折射【教學(xué)目標(biāo)】(1)認(rèn)識(shí)光的反射及折射現(xiàn)象，知道法線、入射角、反射角、折射角的含義。(2)理解光的折射定律；會(huì)利用折射定律解釋相關(guān)光現(xiàn)象和計(jì)算有關(guān)問題(3)理解折射率的概念．會(huì)測(cè)定玻璃的折射率。重點(diǎn)：光的折射定律、折射率．折射率是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，由介質(zhì)來(lái)決定難點(diǎn)： 1.光的折射定律和折射率的應(yīng)用．2．通過問題的分析解決加深對(duì)折射率概念的理解，學(xué)會(huì)解決問題的方法． 【自主預(yù)習(xí)】一、反射及反射定律（1）光的反射：光從一種介質(zhì)射到它與另一種介質(zhì)的______時(shí)，一部分光會(huì)返回到第一種介質(zhì)的現(xiàn)象。（2）反射定律：反射光線與入射光線、法線在______，反射光線與入射光線分別位于法線的______；反射角____入射角。二、折射及折射定律（1）光的折射:光從一種介質(zhì)照射到兩種介質(zhì)的________時(shí)，一部分光進(jìn)入另一種介質(zhì)的現(xiàn)象。（2）折射定律：折射光線與入折射光線、法線處在________內(nèi)，折射光線與入折射光線分別位于_________的兩側(cè)，_________與折射角θ2的正弦成正比，即________=n12（3）光路可逆性：在光的反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象中，光路都是_______的。三、折射率：（1）定義：光從_________射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角θ1的________與折射角θ2的________之比，叫該介質(zhì)的絕對(duì)折射率，簡(jiǎn)稱折射率，用________表示。（2）定義：n= _____。（3）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________的速度與光在________的速度之比，即n= _____。  (4)  任何介質(zhì)的折射率都         1.四、光穿過平行板玻璃磚時(shí)有何規(guī)律？(1)不會(huì)改變?nèi)肷涔獾男再|(zhì)和方向，只使光線向偏折方向平行偏移，且入射角i、玻璃磚厚度h和折射率n越大，側(cè)移d越大。(2)平行光照射到平行玻璃磚上，出射光的寬度等于入射光的寬度，而玻璃磚中折射光的寬度隨入射角增加而增大。 【典型例題】一、光的折射【例1】如果光線以大小相等的入射角，從真空射入不同介質(zhì)，若介質(zhì)的折射率越大，則(　　)A．折射角越大，說明折射光線偏離原來(lái)方向的程度越大B．折射角越大，說明折射光線偏離原來(lái)方向的程度越小C．折射角越小，說明折射光線偏離原來(lái)方向的程度越大D．折射角越小，說明折射光線偏離原來(lái)方向的程度越小【例2】光在某介質(zhì)中的傳播速度是2.122×108m/s，當(dāng)光線以30°入射角，由該介質(zhì)射入空氣時(shí)，折射角為多少？    二、折射率【例3】 光線從空氣射向折射率n＝的玻璃表面，入射角為θ1，求：（1）當(dāng)θ1＝45o時(shí)，折射角多大？（2）當(dāng)θ1多大時(shí)，反射光線和折射光線剛好垂直？      【例4】光線以60°的入射角從空氣射入玻璃中，折射光線與反線光線恰好垂直。(真空中的光速c＝3.0×108 m/s)(1)畫出折射光路圖；(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的傳播速度；(3)當(dāng)入射角變?yōu)?/span>45°時(shí)，折射角等于多大？(4)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。       三、測(cè)玻璃磚的折射率【例5】兩束細(xì)平行光a和b相距為d，從空氣中互相平行地斜射到長(zhǎng)方體玻璃磚的上表面，如圖13－1－7所示，若玻璃對(duì)a的折射率大于對(duì)b的折射率。當(dāng)它們從玻璃磚的下表面射出后，有????????????? ????????????? ????????????? ????????????? ????????????? (　　)A．兩束光仍平行，間距等于dB．兩束光仍平行，間距大于dC．兩束光仍平行，間距小于dD．兩束光不再相互平行 【課后練習(xí)】1．如圖所示，平面鏡AB水平放置，入射光線PO與AB夾角為30°，當(dāng)AB轉(zhuǎn)過20°角至A′B′位置時(shí)，下列說法正確的是          (      )A．入射角等于50°B．入射光線與反射光線的夾角為80° C．反射光線與平面鏡的夾角為40°D．反射光線與AB的夾角為60° 2．關(guān)于光的反射與折射現(xiàn)象，下列說法正確的是                  (      )A．光發(fā)生反射時(shí)，光的傳播方向一定改變B．光發(fā)生反射時(shí)，光的傳播方向可能偏轉(zhuǎn)90°C．光發(fā)生折射時(shí)，一定伴隨著反射D．光發(fā)生折射時(shí)，光的傳播方向可能偏轉(zhuǎn)90° 3．一束光從空氣射入某種透明液體，入射角40°，在界面上光的一部分被反射，另一部分被折射，則反射光線與折射光線的夾角是     (      )                                          A．小于40°                  B．在40°與50°之間    C．大于140°                 D．在100°與140°與間 4．光線從空氣射向玻璃磚，當(dāng)入射光線與玻璃磚表面成30°角時(shí)，折射光線與反射光線恰好垂直，則此玻璃磚的折射率為                        (         )A．                       B．      C．                       D． 5．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 6．一束光由空氣入射入某介質(zhì)，入射角為60°，其折射光線恰好與反射光線垂直，則光在該介質(zhì)中的傳播速度為                          (      )A．×108m/s                             B．×108m/sC．×108m/s                             D．×108m/s 7．如圖13－5所示，玻璃三棱鏡ABC，頂角A為30°，一束光線垂直于AB射入棱鏡，由AC射出進(jìn)入空氣，測(cè)得出射光線與入射光線間夾角為30°，則棱鏡的折射率為(　　)A.               B.             C.              D.8．如圖13－1所示，落山的太陽(yáng)看上去正好在地平線上，但實(shí)際上太陽(yáng)已處于地平線以下，觀察者的視覺誤差大小取決于當(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 9．若某一介質(zhì)的折射率較大，那么(　　)A．光由空氣射入該介質(zhì)時(shí)折射角較大B．光由空氣射入該介質(zhì)時(shí)折射角較小C．光在該介質(zhì)中的速度較大D．光在該介質(zhì)中的速度較小 10．光從某種介質(zhì)中射入空氣中，入射角θ1從零開始增大時(shí)，折射角θ2也隨之增大，下列說法正確的是(　　)A．比值不變B．比值不變C．比值是一個(gè)大于1的常數(shù)D．比值是一個(gè)小于1的常數(shù)11．一束光從某種介質(zhì)射入空氣中時(shí)，入射角θ1＝30°，折射角θ2＝60°，折射光路如圖所示，則下列說法正確的是(　　)A．此介質(zhì)折射率為B．此介質(zhì)折射率為C．相對(duì)于空氣此介質(zhì)是光密介質(zhì)D．光在介質(zhì)中速度比在空氣中大 12．一半徑為R的1/4球體放置在水平桌面上，球體由折射率為的透明材料制成?，F(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內(nèi)的光線，平行于桌面射到球體表面上，折射入球體后再?gòu)呢Q直表面射出，如圖所示。已知入射光線與桌面的距離為R/2。求出射角θ。        例題答案：1. 【答案】C【解析】根據(jù)折射定律，＝n12，當(dāng)光以相等的入射角從真空向介質(zhì)入射時(shí)，sinθ1一定，n12越大，sinθ2就越小，θ2越小。說明光偏離原來(lái)的傳播方向角度就越大。故選C。2.3.4. 【答案】(1)如圖13－1－3所示　(2)　×108 m/s　(3)arcsin　(4)不會(huì)變化【解析】(1)由題意知入射角θ1＝60°，反射角β＝60°，折射角θ2＝180°－60°－90°＝30°，折射光路圖如圖13－1－3所示。(2)n＝＝＝，據(jù)n＝得v＝＝ m/s，v≈1.7×108 m/s。(3)據(jù)n＝得sinθ2＝，代sinθ1＝sin45°＝及n＝入上式，可求得sinθ2＝，解得θ2＝arcsin。(4)折射率不會(huì)變化，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(wú)關(guān)。5. 【答案】C【解析】如圖13－1－8所示，根據(jù)折射定律na＝，nb＝，由題意知，na>nb，則θa<θb，故d′<d，光線經(jīng)兩側(cè)面平行的玻璃磚后方向不變，折射光線是平行的，所以C正確。   課后練習(xí)：1.B2.AB3．D4．B5. 解析：作出兩口井的光路圖如圖所示，從圖中可知枯井中青蛙的視角α比水井中青蛙的視角β要大，所以枯井中青蛙覺得井口大些；而看到井外的范圍是在兩條實(shí)線所示光線范圍內(nèi)，所以水井中青蛙的視野要大些。答案：B6.B7. 解析：由光路圖可知，i＝∠A＝30°，由于入射光線與出射光線成30°，所以r＝30°＋i＝60°，故n＝＝＝ ，C項(xiàng)正確。 答案：C 8. 解析：光經(jīng)過大氣層，其空氣分布不均勻，而折射率不同，光發(fā)生折射現(xiàn)象使光傳播方向發(fā)生改變所致。答案：B9. 解析：由＝n，且n＞1，可得sinθ2＝·sinθ1，即θ1＜θ2。又因?yàn)?/span>n＝，得v＝，故v＜c。答案：B、D10. 解析：根據(jù)折射定律，光由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中，＝常數(shù)，可知B正確；由光路的可逆定理可知＝n，且n＞1，故＝＜1，D正確。答案：B、D11. 解析：由折射定律及入射角、折射角的含義知n＝＝，則此介質(zhì)比空氣折射率大，故為光密介質(zhì)，又由n＝知D錯(cuò)誤。答案：B、C12. 解析：設(shè)入射光線與1/4球體的交點(diǎn)為C，連接OC，OC即為入射點(diǎn)的法線，圖中的角α為入射角。過C點(diǎn)作球體水平表面的垂線，垂足為B。依題意，∠COB＝α。又由△OBC知sinα＝，①設(shè)光線在C點(diǎn)的折射角為β，由折射定律得＝，②由①②式得β＝30°。由幾何關(guān)系知，光線在球體的豎直表面上的入射角γ(如圖所示)為30°。由折射定律得＝，因此sinθ＝，解得θ＝60°。    

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1 光的反射和折射

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