高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 光的折射学案设计

高中物理选择性必修一

第四章   光

1 光的折射

1.物理观念：理解折射率的物理意义。

2.科学思维：理解光的折射定律，并能用来解释和计算有关的问题。

3.科学探究：掌握测定玻璃折射率的实验，会解决与实验相关的问题。

知识点一　光的折射和折射定律

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①，即。

知识点二　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，叫作这种介质的绝对折射率，简称       ，用符号   表示。真空的折射率为1，空气的折射率近似为1。

知识点三　测量玻璃的折射率

类型一   光的折射

例1：(多选)如图所示，光在真空和某介质的界面MN上发生折射，由图可知(　　)

A．光是从真空射入介质的

B．光是由介质射入真空的

C．介质的折射率为

D．反射光线与折射光线的夹角为90°

练1：如图所示，光线以入射角θ1，从空气射向折射率为n＝的玻璃表面。

(1)当入射角θ1＝45°时，反射光线与折射光线间的夹角θ为多大？

(2)当入射角θ1为多少时，反射光线与折射光线垂直？(用反三角函数表示)

类型二   对折射率的理解

例2：边长为d的正方体透明介质置于真空中，其横截面ABCD如图所示。有两束平行光Ⅰ、Ⅱ分别从上表面的A点和AB的中点沿与水平方向成30°角同时斜射入介质中，两种光在界面上折射后恰好相交于正方体底面的C点。已知真空中光速为c，求：

(1)介质对光Ⅰ、Ⅱ的折射率；

(2)光Ⅰ、Ⅱ到达C点的时间差。

练2：(多选)关于折射率，下列说法正确的是(　　)

A．某种介质的折射率等于光在介质中的传播速度v与光在真空中的传播速度c的比值

B．折射角和入射角的大小决定着折射率的大小

C．两种介质相比较，折射率小的介质折光能力较差

D．任何介质的折射率都大于1

类型二     实验：测量玻璃的折射率

例3、如图1所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′，O为直线AO与aa′的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。

(1)该同学接下来要完成的必要步骤有____。

A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像

B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像

C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3

D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像

(2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′。测量图1中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率n＝____。

(3)如图2所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽。若其他操作正确，则折射率的测量值____准确值(选填“大于”“小于”或“等于”)。

(4)另一位同学准确地画好玻璃砖的界面aa′和bb′后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些，如图3所示，而实验的其他操作均正确，则折射率的测量值____准确值(选填“大于”“小于”或“等于”)。

课堂训练

1．一束光线从空气射向玻璃，入射角为α。下列四幅光路图正确的是(　　)

A　　　　　　　　B

C　　　　　　　　D

2．关于光的折射现象，下列说法中正确的是(　　)

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．折射率大的介质，光在其中的传播速度小

D．折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍

3．某单色光由某种介质射向空气，当入射角为30°时，折射光线与反射光线刚好垂直，则该介质对该种色光的折射率为(　　)

A．2      B．  C．1.5  D．

4.(新情境题，以军事工事为背景，考查折射定律的应用)为了从军事工事内部观察外面的目标，工事壁上开有一长方形孔，设工事壁厚d＝20 cm，孔的宽度L＝20 cm，孔内嵌入折射率n＝的玻璃砖，如图所示。

试问：

(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？