高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)1 光的折射獲獎(jiǎng)ppt課件

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光從第 1 種介質(zhì)射到該介質(zhì)與第 2 種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分光會(huì)返回到第1種介質(zhì)，這個(gè)現(xiàn)象叫作光的反射；另一部分光會(huì)進(jìn)入第2種介質(zhì)，這個(gè)現(xiàn)象叫作光的折射。光在反射時(shí)遵從反射定律，光在折射時(shí)遵從什么規(guī)律呢？
光的反射和折射同時(shí)發(fā)生
1.光的反射：光照射到兩種介質(zhì)的界面上,一部分返回原來(lái)介質(zhì)的現(xiàn)象。
（1）反射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)、法線(xiàn)在同一平面內(nèi)；（2）反射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分居法線(xiàn)兩側(cè)：（3）反射角等于入射角.
光的折射：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。
1.折射光線(xiàn)、入射光線(xiàn)、法線(xiàn)在同一平面內(nèi)
2.折射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分居法線(xiàn)兩側(cè)
3.當(dāng)光從空氣斜射入玻璃中時(shí)，折射角小于入射角
4.當(dāng)光從玻璃斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角
5.當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角也隨著增大
入射角i10304050607080
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比
以光從空氣射入玻璃為例
思考：如果將玻璃換成其它介質(zhì)，入射角和折射角的正弦之比是否具有相同的結(jié)論？
入射角i1020304050607080
總結(jié)：光從一種介質(zhì)進(jìn)入到另一種介質(zhì)時(shí)，總有入射角的正弦與折射角的正弦之比相等。
1621 年，荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳在分析了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，找到了兩者之間的關(guān)系，并把它總結(jié)為光的折射定律（refractin law）：
（1）折射現(xiàn)象中光路是可逆的；（2）光的傳播方向: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。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。（3）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,光傳播的速度發(fā)生變化。
2.正確規(guī)律的得出往往要經(jīng)過(guò)曲折的過(guò)程，要經(jīng)過(guò)實(shí)踐的多次檢驗(yàn)。
托勒密的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄非常詳細(xì)、準(zhǔn)確，只可惜欠缺數(shù)學(xué)眼光，致使結(jié)論的總結(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤。而這個(gè)看來(lái)僅僅一步之遙的距離卻又使人類(lèi)經(jīng)歷了一千五百多年的探索！
說(shuō)明：（1）n的大小與θ1和θ2無(wú)關(guān)，與介質(zhì)和入射光的頻率有關(guān)，對(duì)于確定的介質(zhì)，n是定值，不能說(shuō)n∝sinθ1或n∝1/sinθ2
（2）折射率無(wú)單位，任何介質(zhì)的折射率皆大于1。
1.定義：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率，簡(jiǎn)稱(chēng)折射率。用符號(hào) n 表示。
（3）折射率反映介質(zhì)對(duì)光的偏折作用，n越大光線(xiàn)偏折越厲害。
(4)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。(5)當(dāng)光從折射率小的介質(zhì)斜射入折射率大的介質(zhì)時(shí),入射角大于折射角,當(dāng)光從折射率大的介質(zhì)斜射入折射率小的介質(zhì)時(shí),入射角小于折射角。
空氣對(duì)光的傳播影響很小，可以作為真空處理
由于光的折射，水中物體的位置看起來(lái)比實(shí)際位置要高些。
看到的氣球在折射光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)上.
應(yīng)用2：在水下看水面上的物體比實(shí)際位置高還是低？
應(yīng)用4：井中的青蛙看岸上的物體的位置偏向哪里？
井中的青蛙看井口的寬度是偏大還是偏??？
有大氣，看到太陽(yáng)更早沒(méi)有大氣，將遲一些看到太陽(yáng)
1．常規(guī)思路(1)根據(jù)題意畫(huà)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(xiàn)的夾角．(3)利用折射定律、折射率公式列式求解．
解決光的折射問(wèn)題的常規(guī)思路
2．視深問(wèn)題(1)視深是人眼看透明物質(zhì)內(nèi)部某物點(diǎn)時(shí)像點(diǎn)離界面的距離．在中學(xué)階段，一般都是沿著界面的法線(xiàn)方向去觀察，在計(jì)算時(shí)，由于入射角很小，折射角也很小，故有 ，這是在視深問(wèn)題中經(jīng)常用到的關(guān)系式．(2)當(dāng)沿豎直方向看水中物體時(shí)，“視深”是實(shí)際深度的倍，n是水的折射率．
解決光的折射問(wèn)題的視深問(wèn)題
入射光線(xiàn)、法線(xiàn)處在同一平面內(nèi)，折射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)分別位于法線(xiàn)的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比，即:
光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率，簡(jiǎn)稱(chēng)折射率。用符號(hào) n 表示。
【典例1】如圖所示是光線(xiàn)以相同的入射角從空氣射入三種不同介質(zhì)時(shí)的折射情況，則在三種介質(zhì)中光的傳播速度最小的是（　　）A．介質(zhì)甲B．介質(zhì)乙C．介質(zhì)丙D．三種介質(zhì)均一樣
【典例2】光在某種玻璃中的傳播速度是 ，要使光由玻璃射入空氣時(shí)折射光線(xiàn)與反射光線(xiàn)成90°，則入射光線(xiàn)與反射光線(xiàn)的夾角成（　?。〢．30° B．60°C．45° D．90°
【典例3】物理社團(tuán)的同學(xué)想測(cè)量一透明物體的折射率。如圖所示，透明物體左右兩側(cè)緊靠遮光板，右下方壓著一片小樹(shù)葉，觀察點(diǎn)距離透明物體左上邊緣的高度為h、水平距離為2h時(shí)，恰好看到樹(shù)葉。移走透明物體（小樹(shù)葉和遮光板的位置不動(dòng)），觀察點(diǎn)水平向右移動(dòng)，當(dāng)水平移動(dòng)距離 時(shí)，恰好又看到小樹(shù)葉。則透明物體的折射率為（　?。〢． B． C． D．2
【典例4】光線(xiàn)以60°的入射角從空氣射入玻璃中,折射光線(xiàn)與反射光線(xiàn)恰好垂直。(真空中的光速c=3.0×108 m/s)(1)畫(huà)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大小;(3)當(dāng)入射角變?yōu)?5°時(shí),折射角的正弦值是多大?(4)當(dāng)入射角增大或減小時(shí),玻璃的折射率是否變化?
【解析】 (1)由題意知入射角θ1=60°,反射角θ'=60°,折射角θ2=180°-60°-90°=30°,光路圖如圖所示。
(4)折射率不會(huì)變化,折射率由介質(zhì)和入射光線(xiàn)的頻率決定,跟入射角的大小無(wú)關(guān)。
【典例5】如圖所示,一束激光垂直于AC面照射到等邊玻璃三棱鏡的AB面上。已知AB面的反射光線(xiàn)與折射光線(xiàn)的夾角為90°。光在真空中的傳播速度為c。求:(1)玻璃的折射率;(2)激光在玻璃中傳播的速度。
【典例6】如圖所示,一小孩站在寬6 m的河邊,在他正對(duì)面的岸邊有一距離河面高度為3 m的樹(shù),樹(shù)的正下方河底有一塊石頭,小孩向河面看去,可同時(shí)看到樹(shù)頂和石頭兩者的像,并發(fā)現(xiàn)兩個(gè)像重合,若小孩的眼睛離河面高為1.5 m,河水的折射率為 ,試估算河水深度。
【答案】 5.3 m
【解析】樹(shù)頂反射和石頭折射成像的光路圖如圖所示