2018-2019学年高中创新设计物理教科版选修34学案：第4章第1讲光的折射定律

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1、第四章光的折射第1讲光的折射定律［目标定位］1.掌握光的反射及反射定律2掌握光的折射及折射定律.3.掌握介质的折射率的概念，了解介质的折射率与光速的关系.4.会依据光的反射定律和折射定律作出光路图.I預习导学1梳理1识记点拨:一、光的反射和折射现象当光射到两种介质的分界面时，一部分光仍冋到原来的介质里继续传播的现彖，叫做光的反射；另一部分光进入第二种介质继续传播的现象叫做光的折射.二、光的折射定律1.折射定律：入射光线、折射光线和法线在同一平面内,入射光线与折射光线分居法线两侧,入射角的正弦值与折射角的正弦值Z比为一蛍数.

2、2.公式:sinisinr=n想一想光在两种介质的界面发生反射和折射现象时，反射光线、折射光线和入射光线的传播速度是否相同？答案光在不同介质屮的传播速度不同.反射光线和入射光线是在同一介质屮，故它们两个的传播速度相同；折射光线和入射光线不在同一介质屮，故它们两个的传播速度不同.三、介质的折射率1.把光从真空射入某种介质发生折射时,入射角i的正弦值与折射角厂的正弦值的比值，叫做这种介质的折射率.sinin~sinr2.折射率与光速的关系：介质的折射率仏等于光在真空屮的传播速度c•与光在这种介质屮的传播速度。Z比.cn=v3.

3、任何介质的折射率都大于1.想一想当光从水射入空气发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做水的折射率，这种说法正确吗？为什么？答案不正确.空气可以作为真空处理，根据折射率的定义可知光从空气射入水发生折射时，入射角的正眩与折射角的正眩之比，叫做水的折射率.I課堂说义理解深化探究一、对折射率的理解1.折射率是一个反映介质的光学性质的物理暈，其大小rti介质本身及入射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关.2.应用心浮计算介质折射率时，注意，为真空中的光线与法线夹角，不一定为入射角；厂为介质中光线与法线的夹角，也不一定为

4、折射角.【例1】（多选）关于折射率，下列说法正确的是（）A.根据黑=几可知，介质的折射率与入射角的正眩成正比B.根据§7=//可知，介质的折射率与折射角的正眩成反比C.根据〃=育可知，介质的折射率与光在该介质中的光速成反比D.同一频率的光由真空进入某种介质时，折射率与光在介质中的波长成反比解析介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，故选项A、B均错；由于真空中的光速是个定值，故n与e成反比是正确的，选项C正确；由于2=斗,当/一定时，"与2成正比，又几与Q成反比，故与

5、2也成反比，选项D正确.答案CD借题发挥折射率斤反映了介质的光学性质，它的大小只白介质本身和入射光的频率决定，与入射角和折射角的大小无关，切不可认为〃与入射角的正弦成正比，与折射角的正弦成反比.【例2】（多选）两束不同频率的单色光°、b从空气平行射入水中，发生了如图1所示的折射现象@>0）.下列结论屮正确的是（A.在水中的传播速度，光束。比光束〃大B.在水屮的传播速度，光束。比光束〃小C.水对光束d的折射率比水对光束b的折射率小D.水对光朿a的折射率比水对光朿b的折射率大cin/r解析由公式斤=拓7，可得折射率na

6、C正确，D错误；由1?=-,切知v（l>vhfA正确，B错误.答案AC二、光的折射定律的应用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.利用折射定律料=籍、折射率与光速的关系列方程，结合数学三角函数的关L^lilJU系进行运算.【例3】如图2所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为〃，当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点3,当桶内油的深度等于桶高的一半时，在A点沿A3方向看去,看到桶底上的C点，C、3相距

7、如.由此可得油的折射率“=;光在油中传播的速度0=m/s.（结果可用根式表示）图2解析故油的折射率n=sinaVT6sin2光在油中传播的速度o=+=&/T6xIO7m/s.答案学6^10X107借题发挥在解决光的折射问题中正确画出光路图是前提，利用几何关系确定边、角关系是关键.【例4】Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉.电子显微镜下鳞片结构的示意图如图3所示.一束光以入射角，从。点入射，经过折射和反射后从方点出射.设鳞片的折射率为厚度为d,两片Z间空气层

8、厚度为仕取光在空气中的速度为c,求光从a到b所需的时间t.解析sinisiny在鳞片中传播的路程h=器,传播速度传播时间VUo/91Cz解得/】=fc]n—sinh同理，在空气中的传播时间12=^-CvOoIr,,2nd.2/?则/=/]+“=―+.、、、•cJ才一si『iccosi答案见解析I对点