1.理解光的折射定律，并能用來解釋和計算有關(guān)問題.2.理解折射率的物理意義，知道折射率與光速的關(guān)系， 并會進行相關(guān)計算.
射水魚在水中能準確射中水面上不遠處的小昆蟲。水中的魚看到小昆蟲在什么位置？是在昆蟲的上方還是下方？
一、光的折射現(xiàn)象和折射定律
有經(jīng)驗的漁民叉魚時，不是正對著看到的魚去叉，而是對著所看到魚的下方叉，這是為什么？
答案　從魚上反射的光線由水中進入空氣時，在水面上發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進入人眼，逆著折射光線的方向看去，人就會覺得魚變淺了，所以叉魚時要對著所看到的魚的下方叉.
1.光的反射(1)反射現(xiàn)象：光從第1種介質(zhì)射到該介質(zhì)與第2種介質(zhì)的　　　時，一部分光　　到第1種介質(zhì)的現(xiàn)象.(2)反射定律：反射光線與入射光線、法線處在　　　　內(nèi)，反射光線與入射光線分別位于　　　　?。环瓷浣恰　∪肷浣?2.光的折射(1)折射現(xiàn)象：光從第1種介質(zhì)射到該介質(zhì)與第2種介質(zhì)的　　　時，一部分光　　第2種介質(zhì)的現(xiàn)象.
(2)折射定律：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　　　　?。弧　　　　　∨c　　　　　　成正比，即　　 ＝n12(式中n12是比例常數(shù)).(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是　　的.
(4)光的方向：①光從一種介質(zhì)斜射進入另一種介質(zhì)時，傳播方向要發(fā)生變化.②當光垂直界面入射時，光的傳播方向不變.(5)入射角與折射角的大小關(guān)系：當光從折射率小的介質(zhì)斜射入折射率大的介質(zhì)時，入射角大于折射角，當光從折射率大的介質(zhì)斜射入折射率小的介質(zhì)時，入射角小于折射角.
3.折射定律的應用解決光的折射問題的基本思路：(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、折射角分別是入射光線、折射光線與法線的夾角.
(3)利用折射定律n＝ ，結(jié)合數(shù)學三角函數(shù)的關(guān)系進行運算.
例1　如圖所示，把由同種玻璃制成的厚度為d的立方體A和半徑為d的半球體B分別放在報紙上，且讓半球的凸面向上.從正上方(對B來說是最高點)豎直向下分別觀察A、B中心處報紙上的文字，下面的觀察記錄正確的是
A.看到A中的字比B中的字低B.看到A、B中的字一樣高C.看到A中的字和沒有放立方體時一樣高D.看到B中的字和沒有放玻璃半球時一樣高
折射只有在入射角不等于0°的時候才發(fā)生，當人眼通過半球體觀察的時候，B中心處報紙上的文字反射的光線沿球面法線方向射出，
所以不發(fā)生折射，通過半球體觀察物像重合，則看到B中的字和沒有放玻璃半球時一樣高；通過立方體觀察時，由于光線發(fā)生了折射，折射角大于入射角，所以看到的像比物高，即看到A中的字比B中的字高，故D正確.
例2　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＝3.0×108 m/s) (1)畫出折射光路圖；答案　見解析圖
解析　光路圖如圖所示，其中AO為入射光線，OB為折射光線.
(2)當入射角變?yōu)?5°時，折射角的正弦值為多大？
如表所示是在探究光由真空射入某種透明介質(zhì)發(fā)生折射的規(guī)律時得到的實驗數(shù)據(jù).請在表格基礎上思考以下問題：
(1)隨著入射角的增大，折射角怎樣變化？答案　折射角增大.
(2)當入射角與折射角發(fā)生變化時，有沒有保持不變的量(誤差允許范圍內(nèi))?答案　入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不變.
1.定義光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，　　　　　　與　　　　　　之比，叫作這種介質(zhì)的絕對折射率，簡稱折射率，即n＝　　 .2.折射率與光速的關(guān)系某種介質(zhì)的折射率，等于光在　　中的傳播速度c與光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n＝　.
3.對折射率的理解(1)折射率n＝ ，θ1為真空中的光線與法線的夾角，不一定為入射角；而θ2為介質(zhì)中的光線與法線的夾角，也不一定為折射角.(2)折射率n是反映介質(zhì)光學性質(zhì)的物理量，它的大小由介質(zhì)本身和光的頻率共同決定，與入射角、折射角的大小無關(guān)，與介質(zhì)的密度沒有必然聯(lián)系.
4.折射率與光速的關(guān)系：n＝(1)光在介質(zhì)中的傳播速度v跟介質(zhì)的折射率n有關(guān)，由于光在真空中的傳播速度c大于光在任何其他介質(zhì)中的傳播速度v，所以任何介質(zhì)的折射率n都大于1.(2)某種介質(zhì)的折射率越大，光在該介質(zhì)中的傳播速度越小.
例3　如果光以同一入射角從真空斜射入不同介質(zhì)，則折射率越大的介質(zhì)A.折射角越大，表示這種介質(zhì)對光的偏折作用越大B.折射角越大，表示這種介質(zhì)對光的偏折作用越小C.折射角越小，表示這種介質(zhì)對光的偏折作用越大D.折射角越小，表示這種介質(zhì)對光的偏折作用越小
例4　邊長為d的正方體透明介質(zhì)置于真空中，其橫截面ABCD如圖所示.有兩束平行光Ⅰ、Ⅱ分別從上表面的A點和AB的中點沿與水平方向成30°角同時斜射入介質(zhì)中，兩種光在界面上折射后恰好相交于正方體底面的C點.已知真空中光速為c，求：(1)介質(zhì)對光Ⅰ、Ⅱ的折射率；
解析　由題可知，光線Ⅰ、Ⅱ在真空中入射角均為θ＝60°，作出光線Ⅰ、Ⅱ在介質(zhì)中的光路圖如圖所示.根據(jù)幾何關(guān)系可知，光線Ⅰ在介質(zhì)中的折射角θ1＝45°，光線Ⅱ在介質(zhì)中的折射角的正弦值為
(2)光Ⅰ、Ⅱ到達C點的時間差.
SUITANGYANLIAN　 ZHUDIANLUOSHI
1.(光的折射現(xiàn)象)根據(jù)圖中的漫畫，判斷下列說法正確的是
A.人看到的是魚的實像，位置變淺了些B.人看到的是魚的虛像，位置變深了些C.魚看到的是人的實像，位置偏低了些D.魚看到的是人的虛像，位置偏高了些
解析　人看到的是魚反射的光線經(jīng)過水面折射形成的虛像，光線從水中斜射向空氣中時，折射角大于入射角，作出從魚S1出發(fā)的兩條光路，將折射光線反向延長，得到的交點為人所看到的魚的虛像S1′，如圖所示，可以看出虛像的位置變淺了，A、B錯誤；
同理，魚看到的是人反射的光線經(jīng)過水面折射形成的虛像，根據(jù)光路可逆原理，魚看到人的虛像的位置偏高了些，C錯誤，D正確.
2.(對折射率的理解)關(guān)于折射率，下列說法正確的是
A.根據(jù) ＝n12可知，介質(zhì)的折射率與入射角的正弦成正比B.根據(jù) ＝n12可知，介質(zhì)的折射率與折射角的正弦成反比C.根據(jù)n＝ 可知，介質(zhì)的折射率與光在該介質(zhì)中的傳播速度成反比D.同一頻率的光由真空進入不同介質(zhì)時，折射率與光在介質(zhì)中的波長成　正比
解析　介質(zhì)的折射率是一個反映介質(zhì)光學性質(zhì)的物理量，由介質(zhì)本身和光的頻率共同決定，與入射角、折射角無關(guān)，選項A、B錯誤；由于真空中的光速c是個定值，故介質(zhì)的折射率n與光在該介質(zhì)中的傳播速度v成反比，選項C正確；由于v＝λf，當頻率f一定時，光在介質(zhì)中的速度v與波長λ成正比，又折射率n與速度v成反比，故折射率n與光在介質(zhì)中的波長λ也成反比，選項D錯誤.
3.(對折射定律的理解)關(guān)于光的折射現(xiàn)象，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.折射率大的介質(zhì)，光在其中的傳播速度小D.折射角增大為原來的2倍，入射角也增大為原來的2倍
解析　光從折射率大的介質(zhì)斜射入折射率小的介質(zhì)時，折射角大于入射角，選項A錯誤；折射率由介質(zhì)本身和光的頻率決定，與折射角的正弦值無關(guān)，選項B錯誤；
4.(折射定律的應用)(2019·全國卷Ⅰ)如圖，一艘帆船靜止在湖面上，帆船的豎直桅桿頂端高出水面3 m.距水面4 m的湖底P點發(fā)出的激光束，從水面出射后恰好照射到桅桿頂端，該出射光束與豎直方向的夾角為53°(取sin 53°＝0.8).已知水的折射率為 .
(1)求桅桿到P點的水平距離；答案　7 m
解析　設光束從水面射出的點到桅桿的水平距離為x1，到P點的水平距離為x2；
桅桿距水面的高度為h1，P點處水深為h2；
激光束在水中與豎直方向的夾角為θ，由幾何關(guān)系有 ＝tan 53°　?、?br/> ＝tan θ　　　　　?、?br/>由折射定律有：sin 53°＝nsin θ　　　　　　③設桅桿到P點的水平距離為x，則x＝x1＋x2　　　　　　　　　　　　　　　　　?、苈?lián)立①②③④式并代入題給數(shù)據(jù)得：x＝7 m　　　　　　　　　　　⑤
(2)船向左行駛一段距離后停止，調(diào)整由P點發(fā)出的激光束方向，當其與豎直方向夾角為45°時，從水面射出后仍照射在桅桿頂端，求船行駛的距離.
解析　設激光束在水中與豎直方向的夾角為45°時，從水面出射的方向與豎直方向夾角為i′
由折射定律有：sin i′＝nsin 45°⑥
設船向左行駛的距離為x′，此時光束從水面射出的點到桅桿的水平距離為x1′，到P點的水平距離為x2′，則：x1′＋x2′＝x′＋x⑦　　 ＝tan i′⑧　　 ＝tan 45°⑨

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第一節(jié) 光的折射

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