131 光的反射和折射.docx

1、131 光的反射和折射第1节光的反射和折射学习目标：1.知道光的反射定律，理解光的折射定律，并能用来解释和计算有关问题.2.知道折射率的定义以及与光速的关系，并能用来计算有关问题.3.掌握插针法测折射率的方法一、反射定律和折射定律课本导读预习教材第44页第45页“反射定律和折射定律”部分，请同学们关注以下问题：1什么是光的反射？满足什么规律？2什么是光的折射？满足什么规律？知识识记1光的反射和折射：光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质，这种现象叫光的反射，另一部分光会进入第2种介质，这个现象叫做光的折射2反射定律：反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光

2、线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角3折射定律：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即n12.在光的折射现象中，光路也是可逆的二、折射率课本导读预习教材第45页“折射率”部分，请同学们关注以下问题：1什么是折射率？意义是怎样的？2折射率与什么因素有关？知识识记1折射率：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n表示2物理意义：是一个与介质有关的常数，反映介质的光学性质3折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这

3、种介质中的传播速度v之比，即n.任何介质的折射率n都大于1.1反射定律是确定反射光线位置的规律()答案2发生漫反射时，反射角不等于入射角()答案3一束光从空气进入水中时传播方向一定改变()答案4光发生折射时，一定伴随着反射现象()答案5光发生反射时，一定伴随着折射现象()答案6密度大的介质，折射率一定大()答案要点一对光的折射现象的理解概念理解型合作探究落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况造成这种现象的原因是什么？提示：是由于光的折射现象造成的知识精要1光的方向：光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化，但并非一定要

4、变化，当光垂直界面入射时，光的传播方向就不变化2光的速度：光从一种介质进入另一种介质时，速度一定变化，当光垂直界面入射时，光的传播方向虽然不变，但也属于折射现象，因为光传播的速度发生了变化3入射角与折射角的大小关系：光从一种介质进入另一种介质发生折射时，折射角与入射角的大小关系不要一概而论，要视两种介质的折射率大小关系而定光线从折射率小的介质斜射入折射率大的介质，入射角大于折射角，反之，入射角小于折射角4在光的折射现象中，光路具有可逆性题组训练1(光的折射现象的理解)关于光的反射与折射现象，下列说法不正确的是()A光发生反射时，光的传播方向一定改变B光发生反射时，光的传播方向可能偏转90C光发

5、生折射时，一定伴随着反射D光发生折射时，光的传播方向可能偏转90解析由光的反射定律可知，反射角等于入射角，不管入射角多大，光发生反射时，光的传播方向都要改变，选项A正确；光发生反射时，当入射角等于45时，光的传播方向偏转90，选项B正确；光从一种介质射到两种介质的分界面时，一定有部分光发生反射，选项C正确；光发生折射时，光的传播方向偏转一定小于90，选项D错误答案D2(光的折射现象的理解)人看到沉在水杯底的硬币，其实看到的是()A硬币的实像，其位置比硬币的实际位置浅B硬币的实像，其位置比硬币的实际位置深C硬币的虚像，其位置比硬币的实际位置深D硬币的虚像，其位置比硬币的实际位置浅答案D要点二对折

6、射定律的理解重难点突破型合作探究是否可以由折射率的定义式n，得出折射率与入射角的正弦成正比，与折射角的正弦成反比？折射率由什么因素决定？提示：折射率采用的是比值定义的方法，不能说折射率与入射角的正弦成正比，与折射角的正弦成反比折射率由光的性质和介质的性质共同决定知识精要1n中，注意1为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；2为介质中光线与法线的夹角，也不一定为折射角2折射率与光速的关系：光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，即n，由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率n都大于1.3折射率的决定因素：介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量，

7、它的大小由介质本身及光的性质共同决定，不随入射角、折射角的变化而变化4解决光的折射问题的基本思路(1)根据题意画出正确的光路图(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角(3)利用折射定律n、折射率与光速的关系n列方程，结合数学三角函数的关系进行计算题组训练1(对折射率定义式的理解)(多选)光从某介质射入空气，入射角1从零开始增大到某一值的过程中，折射角2也随之增大，则下列说法正确的是()A比值不变B比值不变C比值是一个大于1的常数D比值是一个小于1的常数解析因折射率不变，可知不变，A错误，B正确；又入射角小于折射角，所以1，C错误，D正确答

8、案BD2(折射率的计算)一束光线射到一个玻璃球上，如图所示该玻璃球的折射率是，光线的入射角是60.求该束光线射入玻璃球后第一次从玻璃球射出的方向(用与入射光线的夹角表示)解析光线射入玻璃球后第一次从玻璃球射出的光路如图所示由折射定律得n，r130.由AOB为等腰三角形，则i2r130.故r2i160，由几何关系知1230，又由图知，3是出射光线相对于入射光线的偏折角，且312.联立以上各式解得360，即第一次从玻璃球射出的光线与入射光线的夹角为60.答案与入射光线的夹角为60要点三测定玻璃的折射率实验型合作探究如图是测定玻璃折射率的方法插针法，请描述该方法的原理提示：用插针法确定入射光线与折射

9、光线，然后画出入射角1和折射角2，然后用n，计算玻璃的折射率知识精要1实验目的：掌握测定玻璃折射率的方法2实验原理用插针法找出跟入射光线相对应的折射光线OB，画出入射角1和折射角2，用量角器测入射角1和折射角2，根据折射定律计算出玻璃的折射率：n.3实验器材两面平行的玻璃砖、方木板、白纸、图钉(若干)、大头针四枚、直尺、量角器、铅笔4操作步骤(1)将白纸用图钉钉在平木板上(2)在白纸上画出一条直线aa作为真空与玻璃的交界面，过aa上的一点O作垂线NN，作为界面的法线，并画一条线段AO作为入射光线，入射角1AON，使1适当大些(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa对齐，画出玻璃砖的另一

10、边bb.(4)在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向直到P2的像挡住P1的像再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置(5)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线OB与bb交于O，连接直线OO，OO就代表了沿AO方向入射的光线在aa界面上的折射光线，折射角2OON.(6)用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中5数据处理方法一：计算法通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，得出入射角和折射角的正弦值，再代入n

11、中求多次不同入射角时n的值，然后取其平均值，即为玻璃砖的折射率方法二：单位圆法在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与OO(或OO的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN作垂线，交NN于C、D，用直尺量出CC和DD的长，如图甲所示由于sin1，sin2而CODOR则折射率n重复以上实验，求得各次折射率的计算值，然后求其平均值，即为玻璃砖折射率的测量值方法三：图象法根据折射定律可得n因此有sin2sin1在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上，以sin1值为横坐标、以sin2值为纵坐标，建立直角坐标系，如图乙所示描数据点，过数

12、据点连线得一条过原点的直线求解图线斜率，设斜率为k，则k，故玻璃砖折射率n.6注意事项(1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些(2)入射角1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大(3)在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线(4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变(5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上若宽度太小，则测量误差较大7实验误差(1)入射光线和出射光线画得不够精确因此，要求插大头针要竖直，两大头针间距应稍大(2)入射角、折射角测量不精确为减小测角时的相对误差，入射角要稍大些，

13、但不宜太大，入射角太大时，反射光较强，折射光会相对较弱题组训练1(玻璃折射率的测定)某组同学用插针法测平行玻璃砖的折射率，记录下入射光线、折射光线、出射光线后，以入射点O为圆心画单位圆，用直尺测得有关线段的长度，如图所示下面四个表达式中，正确地表达了折射率的关系式是()An BnCn Dn解析折射率的计算式是n，只要能求出sin1和sin2，就能计算出n.如题图所示，设圆的半径为R，AOB为入射角，EOF为折射角，则sin1sinAOB，sin2sinEOF，n，则B项正确答案B2.(折射率的计算)如图所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空

14、气中时与入射光线平行此玻璃的折射率为()A. B1.5C. D2解析根据题意画出光的传播光路图如图所示作OD使其与入射光和出射光平行，由几何知识得AOB6060120，所以ACB60，得到折射角为30，所以n，则C项正确答案C3(测定玻璃的折射率)在利用“插针法”测定玻璃砖折射率的实验中：(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa和bb后，不小心碰了玻璃砖使它向aa方向平移了少许，如图1所示则他测出的折射率将_(选填“偏大”“偏小”或“不变”)(2)乙同学在画界面时，不小心将两界面aa、bb间距画得比玻璃砖宽度大些，如图2所示，则他测得的折射率_(选填“偏大”“偏小”或“不变”)解析(1)

15、如图1所示，甲同学利用“插针法”确定入射光线、折射光线后，测得的入射角、折射角没有受到影响，因此测得的折射率将不变(2)如图2所示，乙同学利用“插针法”确定入射光线、折射光线后，测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角大，因此测得的折射率偏小答案(1)不变(2)偏小课堂归纳小结知识体系本节小结1光的折射的理解：(1)光的方向；(2)光的速度；(3)入射角与折射角的大小关系；(4)在光的折射现象中，光路具有可逆性2对折射定律的理解(要点二题组训练1,2)：(1)n；(2)n；(3)折射率的决定因素：介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量，它的大小由介质本身及光的性质共同决定，不随入射角、折射角的变化而变化3解决光的折射问题的基本思路(1)根据题意画出正确的光路图(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系(3)利用折射定律n、折射率与光速的关系n列方程，结合数学三角函数的关系进行计算.