學(xué)習(xí)目標：1.理解反射定律的確切含義，并能用來解釋有關(guān)光現(xiàn)象和計算有關(guān)的問題．2．知道反射現(xiàn)象中光路是可逆的，并能用來處理有關(guān)的問題．3．理解折射定律的確切含義，并能用來解釋有關(guān)光的現(xiàn)象和計算．
4．知道折射光路是可逆的，并能用來處理有關(guān)問題．5．知道折射率的定義，及其與光速的關(guān)系，并能進行有關(guān)計算．重點難點：1.光的折射定律及其應(yīng)用．2．理解折射率的確切含義并進行有關(guān)計算．
一、光的反射1．反射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)的界面上再_______________________的現(xiàn)象．2．反射定律：反射光線跟入射光線和法線在______________內(nèi)，且反射光線和入射光線__________________，反射角________入射角．
3．分類：可分為________反射和_____反射．使平行入射的光線沿________方向反射出去的反射叫漫反射；使平行入射的光線沿________方向平行反射出去的反射叫鏡面反射．無論是鏡面反射還是漫反射，每條反射光線都遵守光的反射定律．4．光路可逆原理：所有的幾何光路都是可逆的．
5．平面鏡的作用和成像特點(1)作用：只改變光束的傳播方向，不改變光束的聚散性質(zhì)．(2)成像特點：等大______立的______像，物和像關(guān)于________對稱．
6．平面鏡成像作圖法(1)反射定律法：從物點作任意兩條光線射向平面鏡，由反射定律作其反射光線，兩條反射光線的反向延長線的交點為虛像點．(2)對稱法：作物點到鏡面的垂直線，垂直線上鏡面另一側(cè)與鏡面對稱的點為虛像點．對稱法只能確定像的位置，作光路圖時必須補畫光線．
一、平面鏡及其成像1．平面鏡：反射面是平面，是利用反射來控制光路和成像的光學(xué)器材．2．平面鏡的光學(xué)性質(zhì)平面鏡不能改變光束的性質(zhì)，但能夠改變光束的方向．例如：在圖19－2－1甲中，平行光束入射
到平面鏡M上，經(jīng)平面鏡的反射其傳播方向改變了θ角，但仍為平行光束；在圖乙中，由S點光源發(fā)出的發(fā)散光束經(jīng)平面鏡反射后仍為發(fā)散光束，即光束的性質(zhì)沒有改變．3．平面鏡成像的特點：物體在平面鏡中成等大、正立的虛像，物和像關(guān)于平面鏡對稱．
4．平面鏡成像的原理是理解和完成各種問題的基礎(chǔ)觀察者認為，光是從射入眼睛的光線的反向延長線的交點發(fā)出的，由此來判斷物體像的位置．平面鏡成像就是物體發(fā)出的光線(或反射光源發(fā)出的光線)經(jīng)平面鏡反射，其反射光線的反向延長線的交點形成，因此它是虛像，不是實際光線會聚而成．
5．作平面鏡成像的光路圖由于平面鏡成像時，物、像關(guān)于鏡面對稱，因此可以先由對稱性確定每個像點的位置，再補畫入射和反射光線．注意鏡后的反向延長線用虛線，虛線不加箭頭．
6．平面鏡的視場問題及處理方法(1)確定眼在什么范圍能通過鏡看到完整或局部的物或像．確定視場的方法是：先定像的位置，再畫出邊界光線，則邊界光線的公共部分就是觀察完整像的視場，而非公共部分是可觀察局部的像．(2)眼在確定的位置能看到物或像的哪些部分，對這一類問題，常是應(yīng)用光路可逆性，把眼看作“發(fā)光體”，眼所“發(fā)的光”通過鏡能“照亮”的區(qū)域，即眼所能看到的區(qū)域．
二、對折射定律的理解1．折射定律中角度的應(yīng)用：保證介質(zhì)的折射率n＞1(1)θ1指光在真空(或空氣)中與法線的夾角．當光由真空(或空氣中)射入介質(zhì)中時，θ1指入射角；當光由介質(zhì)射入真空(或空氣中時)，θ1指折射角．(2)θ2指光在介質(zhì)中與法線間的夾角，可能是入射角，也可能是折射角．
(3)光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)，當光垂直界面入射時，光的傳播方向雖然不變，但也屬于折射，因為光傳播的速度發(fā)生了變化．特別提醒：應(yīng)用光的反射和折射討論問題時，不能以界面為標準而應(yīng)以法線為標準來確定入射角、反射角、折射角，為此，解題時應(yīng)先畫出光路圖，按定義正確找出入射角、反射角和折射角后，再進行分析討論．
三、對折射率的正確理解1．物理意義：折射率是描述介質(zhì)對光線偏折能力大小的物理量，n越大，對光線的偏折程度就越大．每種介質(zhì)，入射角的正弦跟折射角的正弦之比是個常數(shù)，但不同的介質(zhì)具有不同的常數(shù)，說明常數(shù)反映著介質(zhì)的光學(xué)特性．
2．影響折射率的因素折射率n是反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量，它的大小只能由介質(zhì)本身及光的頻率(以后將會學(xué)到)共同決定，與入射角、折射角的大小無關(guān)，不能認為折射率n與入射角的正弦成正比，與折射角的正弦成反比．同一種介質(zhì)的折射率不隨入射角、折射角的改變而發(fā)生變化．
一個點光源S，放在平面鏡MN前，若MN不動，光源S以速度2 m/s沿與鏡面成60°角的方向向右做勻速直線運動，如圖19－2－2所示，則光源在鏡中的像將(　　)
【解析】　引起像移動的速度是物垂直鏡面的分速度．作S的像S′(可用對稱法)，并作經(jīng)時間t后的位置S1及像S′1.由幾何對稱關(guān)系可知SS1＝S′S′1，故得像S′將沿S′O線以v＝2 m/s的速率做直線運動．故C正確．
【答案】　CD【點評】　在物像關(guān)于平面鏡對稱的基礎(chǔ)上，由運動過程確定初末狀態(tài)物像的位置關(guān)系，是分析此類問題的常用方法之一．
解析：選B.找出像點S′后，SS′連線與平面鏡垂直，P為垂足，M為鏡與水平直線OS的交點，由幾何關(guān)系可知，△MSS′為等邊三角形．當平面鏡向右水平運動時，平面鏡成像的性質(zhì)不變．又由于平面鏡向右運動時，∠PMS不變，則△MSS′形狀不變，只是邊長在縮短，因為S點不動，則S′點沿S′S連線向S運動，并且在相同時間內(nèi)，S′向S移動的距離與M向S移動的距離相等，即S′向S運動的速率與M向S移動的速率相等．
變式訓(xùn)練2　(2011年河南省高三第一次質(zhì)量預(yù)測)如圖19－2－6所示，眼睛在a處看到魚在水中的b處，若從a處射出一束激光欲照射到魚身上，則激光應(yīng)對著哪一位置射出(　　)A．b的下方B．b的上方C．b處D．無法確定
解析：選C.人眼看到的是魚的虛像，魚發(fā)出的光線經(jīng)水面折射后進入人眼，由光路可逆知當激光從a向b發(fā)射時，經(jīng)水面折射后將剛好照射到魚身上．
一個圓柱形筒，直徑為12 cm，高16 cm，人眼在筒側(cè)上方某處觀察，所見筒側(cè)的深度為9 cm.當筒中盛滿液體時，則人眼又恰能看到筒側(cè)的最低點，求：(1)此液體的折射率；(2)光在此液體中的傳播速度．
【自主解答】　先畫出一個圓柱形筒，筒高為H＝16 cm，直徑d＝12 cm.人眼在A處，筒側(cè)底部“最低點”為B，筒內(nèi)無液體時，人眼能見深度h＝9 cm.筒內(nèi)盛滿液體時，人眼能看到B點，根據(jù)光的折射畫出光路如圖19－2－7所示．
【答案】　見自主解答【點評】　解決此類問題的關(guān)鍵是審清題意，完成光路圖，對于人眼看見某處，應(yīng)明確是直接看見或是通過折射或反射看見，必要時可利用光路的可逆原理，解題中注意結(jié)合幾何關(guān)系．
變式訓(xùn)練3　(2011年高考新課標全國卷) 一半圓柱形透明物體橫截面如圖19－2－8所示，底面AOB鍍銀(圖中粗線)，O表示半圓截面的圓心，一束光線在橫截面內(nèi)從M點入射，經(jīng)過AB面反射后從N點射出．已知光線在M點的入射角為30°，∠MOA＝60°，∠NOB＝30°.求：(1)光線在M點的折射角；(2)透明物體的折射率．
解析：(1) 如圖所示，透明物體內(nèi)部的光路為折線MPN，Q、M點相對于底面EF對稱，Q、P和N三點共線．設(shè)在M點處，光的入射角為i，折射角為r，∠OMQ＝α，∠PNF＝β.根據(jù)題意有
α＝30°①由幾何關(guān)系得，∠PNO＝∠PQO＝r，于是β＋r＝60°②且α＋r＝β③由①②③式得r＝15°.④(2)根據(jù)折射率公式有sini＝nsinr⑤
玻璃磚兩表面平行，厚度為h，一束光從上表面射入玻璃中，從下表面射出．如圖19－2－9所示，入射角為i，求：(1)出射角i′；(2)出射點對入射點偏移的距離d.從計算結(jié)果中你能看出偏移距離d與什么有關(guān)系？
變式訓(xùn)練4　若在玻璃磚下方放一塊未知材料制成的透明磚，如圖19－2－10所示，其上下表面也平行，則下列光路圖中可能的是(　　)
解析：選CD.光從真空射向玻璃時會發(fā)生折射，所以A錯．光從任何介質(zhì)射向真空時折射角都大于入射角，B錯．若介質(zhì)的折射率與玻璃的相同，光從玻璃到介質(zhì)不會發(fā)生折射，再次射入真空中時光線與入射光線平行，C對．若介質(zhì)折射率大于玻璃的折射率，則為D圖，所以D也對．

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1 光的反射和折射

版本： 人教版 (新課標)

年級： 選修3

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