高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册光的折射示范课ppt课件

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第1节　光的折射第4章 光的折射和全反射1.理解光的折射定律。2.理解折射率的物理意义，知道折射率与介质中光速的关系。3.能够应用不同色光折射率不同解释光的色散现象。学习目标目 录CONTENTS知识点1知识点二　折射率的理解和计算知识点一　光的折射定律知识点一　光的折射定律 1.将一根筷子斜插入装有水的茶缸中，可以看到水中的筷子向上弯曲，这说明光从一种介质进入另一种介质时发生了什么现象？提示　折射现象。2.如图甲、乙所示是一狭窄光束射到玻璃面上时发生折射和反射的情景，结合情景讨论下列问题。(1)反射光线、折射光线、入射光线和法线的位置关系如何？(2)在光的反射和折射中，如果逆着反射光线或折射光线的方向射入，出射光线会沿什么方向？提示　(1)反射光线、折射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线、折射光线和入射光线分居法线两侧。(2)出射光线会沿原入射光线的方向射出。1.光的折射光从一种介质斜射入另一种介质时，__________会改变，发生折射现象。传播方向常数(2)光路的可逆性：在折射现象中，光路是______的。可逆【思考】　如图所示，在清澈的水中可以清清楚楚地看到水中的游鱼。如果用鱼叉对准看到的鱼，却总是叉不到鱼。有经验的渔民都知道，叉鱼时只有瞄准鱼的下方才能叉到，试说明其中的道理。如果不用鱼叉而改用激光束捕鱼，应该把激光束瞄准哪里，为什么？提示　水中鱼反射的光，在水面处发生了折射，折射光线向远离法线的方向偏折，我们看到的是变浅的鱼的虚像，所以叉鱼时只有瞄准鱼的下方才能叉到；改用激光束捕鱼，应该把激光束瞄准看到的鱼，因为光路是可逆的，将激光沿我们看到鱼的光路射入水中，激光在水面同样会发生折射，从而正好射中鱼。例1 光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直。(1)画出光路图；(2)当入射角变为45°时，折射角的正弦值为多大？解析　(1)光路图如图所示，其中AO为入射光线，OB为折射光线，OC为反射光线。C特别提醒：画光路图时应注意的问题(1)垂直界面入射的光线，折射光线与入射光线在同一直线上。(2)过半圆形玻璃砖圆心的光线在圆弧处不偏折。知识点二　折射率的理解和计算 当同一束单色光从空气斜射入某种介质时，无论入射角如何改变，入射角的正弦值和折射角的正弦值的比值总保持不变。但是，如图所示，当该束光由空气以同一入射角斜射入不同的介质时，例如水和玻璃，折射角却不同，入射角的正弦值和折射角的正弦值的比值也发生了变化，这说明什么？提示　这说明在光的折射现象中，入射角的正弦值与折射角的正弦值的比值与入射角和折射角的大小无关，与介质的种类有关。1.折射率(1)定义：光从______斜射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦与折射角r的______的比值n，称为这种介质的折射率，也称绝对折射率。真空正弦(3)意义：介质的折射率反映了光从空气斜射入介质(或从介质斜射入空气)时____________。偏折的程度速度v4.光的色散当一束白光射入三棱镜时，由于白光中不同色光的折射率不同，偏折程度就不同，紫光偏折程度最大，红光偏折程度最小，经三棱镜折射后，会出现色散现象。提示　不可以。该定义式是比值定义式，所有的比值定义式均不存在公式中两个量的正比或反比关系。折射率n由介质的性质和光的频率决定，与入射角i和折射角r无关。2.光从真空垂直界面射入某种介质中，光线不偏折，是否能说明在这种情况下，这种介质中的光速与真空中光速相同？属于折射吗？ABC角度2　折射率的计算例4 (2024·河南新乡市第三次联考)如图所示，OCD是半径为R的半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径。一束单色光沿AO方向从真空射向OD界面，入射角为45°，折射光线与圆柱面的交点为B。已知∠OO1B＝60°，则此玻璃的折射率为(　　)解析　(1)根据题意作出光路图如图所示，随堂对点自测2C1.(光的折射现象)如图所示是一束光从空气射向某介质在界面上发生反射和折射现象的光路图，下列判断正确的是(　　)A.AO是入射光线，OB为反射光线，OC为折射光线B.BO是入射光线，OC为反射光线，OA为折射光线C.CO是入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线D.条件不足，无法确定解析　根据法线与界面垂直，反射角等于入射角，折射光线和入射光线分居法线两侧，可知CO为入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线，故C正确。A2.(折射率的计算)(2024·广州三校期中联考)如图，三角形ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A＝30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为(　　)3.(折射定律的应用)(2024·江西景德镇期末)如图所示，一个储油桶的底面直径d＝0.6 m。当桶内没有油时，从P点经桶壁上边缘O点恰能看到桶壁上的A点。当桶内装满油时，仍沿PA方向看去，恰好看到桶壁上的B点。已知A点的深度为0.8 m，B、O间距为1.5 m，真空中光速c＝3.0×108 m/s。求：(1)油的折射率；(2)光在油中传播的速度。答案　(1)1.5　(2)2×108 m/s课后巩固训练3A题组一　光的折射定律1.泰山极顶看日出，历来被描绘成十分壮观的奇景。日出时看到的“太阳”与太阳的实际位置相比(　　)A.略高一些 B.略低一些C.略近一些 D.相同解析　太阳光从真空进入大气，入射角大于折射角，折射光线的反向延长线的交点为看到的太阳位置，比太阳的实际位置略高、略远，故A正确。基础对点练ACA.入射角等于30° B.入射角等于45°C.折射角等于60° D.折射角等于45°AD3.(多选)如图所示，把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，且让半球的凸面向上。从正上方(对B来说是最高点)竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的字，下面的观察记录正确的是(　　)A.看到A中的字比B中的字高B.看到B中的字比A中的字高C.看到A、B中的字一样高D.看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高解析　如图所示，当人眼通过半球体观察的时候，B中心处报纸上的文字反射的光线沿球面法线方向射出，通过半球体观察物像重合，则看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高；通过立方体观察时，由于光的传播方向发生了变化，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A、D正确。C题组二　折射率的理解和计算4.如果光线以大小相等的入射角，从真空射入不同介质中，若介质的折射率越大，则 (　　)A.折射角越大，说明折射光线偏离原来方向的程度越大B.折射角越大，说明折射光线偏离原来方向的程度越小C.折射角越小，说明折射光线偏离原来方向的程度越大D.折射角越小，说明折射光线偏离原来方向的程度越小B5.一束单色光从空气射向某种介质的表面，光路如图所示，则该介质的折射率约为(　　)A.1.50 　　B.1.41C.0.71 　　D.0.67A6.图为一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径。M是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD＝30°，则此玻璃的折射率为(　　)A7.(2024·北京四中高二期末)一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。设a、b在玻璃中的速度分别为va和vb，在玻璃中的波长分别为λa和λb，则(　　)　A.vaλbBC综合提升练AC10.(多选)(2024·河北邯郸市高二统考期末)半径为R的半圆柱玻璃砖的截面如图所示，O点为圆心，OO′与直径AB垂直，一束与OO′成θ角的光线在O点反射、折射后，在紧靠玻璃砖且与AB垂直的光屏上形成两个光斑C、D。已知反射光线与折射光线垂直，sin θ＝0.6，下列说法正确的是(　　)(1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？(2)要想使外界180°范围内的景物全被观察到，则应嵌入折射率最小为多大的玻璃砖？答案　(1)120°　(2)2解析　(1)工事内部的人从玻璃砖左侧能最大范围观察右边的目标，光路如图所示。培优加强练12.(2024·重庆市三峡名校联盟联考)2021年12月9日，我国神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在空间站进行了太空授课如图甲所示，王亚平在水球里注入一个气泡，观察水球产生的物理现象，课后张同学画了过球心的截面图，如图乙所示，内径是R，外径是2R。假设一束单色光(纸面内)从外球面上A点射入，光线与AO直线所成夹角i＝45°，经折射后恰好与内球面在B点相切，最后到达C点，已知光速为c，求：(1)单色光在水球内的折射率n；(2)单色光从A点到C点在水球内传播的时间t。