资源简介

(共21张PPT)
第1节　光的折射
1.理解光的反射定律和折射定律,并能用来解释和计算有关问题。
2.理解折射率的定义及其与光速的关系,并能用来进行有关计算。
3.能应用折射定律分析视深问题。
1.光的折射现象:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会①　　　
的现象。
2.斯涅耳定律(又叫光的折射定律)
入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数。即n=②　　　　 。
3.光路可逆性:在光的反射现象和折射现象中,光路都是③　　　　 的。
1|探究折射角与入射角的定量关系、光的折射定律
改变
可逆
1.折射率:光从真空(或空气)射入某种介质发生折射时,入射角i的④　　　　 跟 折射角r的⑤　　　　 的比值n,称为这种介质的折射率。
2.意义:介质的折射率反映了光在介质中的⑥　　　　 程度。折射率越大,介质 使光偏离原来传播方向的程度就⑦　　　　 。
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 这种介质中的传播速度v之比,即n=⑧　　　　 。
4.色散现象:在同一种介质中,红光的传播速度最大,折射率最⑨　　　　 ;紫光 的传播速度最小,折射率最⑩　　　　 。
2 |折射率
正弦
正弦
偏折
越大
小
大
1.反射现象、折射现象的光路都是可逆的。 (　　)
2.入射角增大为原来的2倍,折射角和反射角也都增大为原来的2倍。 (　　)
判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。
3.折射率与入射角、折射角的大小有关,与两种介质的性质无关。 (　　)
4.任何介质的折射率都大于1。 (　　)
5.光从一种介质射入另一种介质时,其折射角一定大于入射角。 (　　)
6.光在某种介质中的传播速度越大,则该介质的折射率越大。 (　　)
√
提示:入射角增大为原来的2倍,反射角增大为原来的2倍;入射角的正弦与折射角 的正弦之比是一个常数,折射角也增大,但不是原来的2倍。

提示:折射率与入射角、折射角的大小无关,与两种介质的性质有关。

√
提示:光从某种介质射入真空(或空气)发生折射时,其折射角一定大于入射角。

提示:光在某种介质中的传播速度越大,则该介质的折射率越小。

1 |光的折射定律的理解与应用
情境　将激光演示仪接通电源,暂不打开开关,将烟雾发生器点燃置入光的折射 演示器中,将半圆柱透明玻璃放入对应的位置。

设问
1.打开开关,将激光管点燃,让一束激光照在半圆柱透明玻璃的平面上,让光线过 圆心入射,观察光从空气射到空气与玻璃的分界面时,发生什么现象
提示:一部分光返回到空气中去(反射光),另一部分光会进入到玻璃中去,但传播 方向与入射光的传播方向相比,发生偏折。
2.仔细观察一下,思考光的折射中入射光线、法线、折射光线有什么规律呢

提示:折射光线、入射光线、法线在同一平面内;折射光线和入射光线分居法线 两侧。
拔高问题
3.打开开关,将激光管点燃,让一束激光照在半圆柱透明玻璃的曲面上,让光线过 圆心入射,观察光从玻璃射到空气与玻璃的分界面时发生的现象。比较两次实验 可以得折射角、入射角有什么关系呢
提示:当光从空气斜射入玻璃中时,折射角小于入射角;当光从玻璃斜射入空气中 时,折射角大于入射角。
4.观察激光从空气射入玻璃砖的光路及由玻璃砖射向空气的光路,并使后者的入 射角与前者的折射角相等,你能发现什么规律
提示:在光的折射现象里,光路是可逆的。
　对折射定律的理解
(1)同面内:“折射光线与入射光线、法线在同一平面内”,这句话大体上说明了 三线的空间位置,折射光线在入射光线与法线决定的平面内,即三线共面。
(2)线两旁:“折射光线与入射光线分居在法线两侧”,这句话进一步确定了折射 光线的位置,使得折射光线的“自由度”越来越小。(i>0)
(3)正比律:“入射角的正弦与折射角的正弦成正比”,即 =n,折射角r随入射角
i的变化而变化,入射角i的正弦与折射角r的正弦之比是定值,当入射光线的位 置、方向确定下来时,折射光线的位置、方向就确定了。
所以,光的折射定律是光从一种介质射向另一种介质中时,在传播过程中遵循的 必然规律。
　对光线偏折方向的理解
(1)如果光线从折射率(n1)小的介质射向折射率(n2)大的介质,折射光线向法线偏 折,入射角大于折射角,并且随着入射角的增大(减小),折射角也会增大(减小)。
(2)如果光线从折射率(n1)大的介质射向折射率(n2)小的介质,折射光线偏离法线, 入射角小于折射角,在某一范围内随着入射角的增大(减小),折射角也会增大(减 小),如图所示,即光线的偏折情况与介质的性质有关。

　折射光路是可逆的
当一束光由空气射向玻璃时,发生折射,如果让光线逆着原来的折射光线射到界 面上,光线就会逆着原来的入射光线发生折射,折射定律中的公式就变为 = ,
式中i、r分别为此时的入射角和折射角。
2 |对折射率的理解
情境　请在表格基础上思考以下问题:
(表一:光从空气射入玻璃)
入射角i 折射角r sin i/sin r
10° 6.7° 1.49
20° 13.3° 1.49
30° 19.6° 1.49
40° 25.2° 1.51
　　(表二:光从空气射入水)
入射角i 折射角r sin i/sin r
10° 7.5° 1.33
20° 15.0° 1.32
30° 22.0° 1.33
40° 28.7° 1.34
设问
1.由此看出比例常数与什么因素有关呢
提示:由此可见,这个常数是一个与介质有关的量,介质不同这个常数不同。
2.比较表一、表二中的数据,入射角相同时,水和玻璃这两种介质中哪一种使光偏 折的角度大 与常数有什么关系 说明了什么
提示:在入射角相同的情况下,常数大的折射角小,说明常数较大的这种介质对光 线的偏折能力较大。而常数较小的,折射角反而大,说明介质对光线的偏折能力 也小,因此,这个常数反映了介质对光线的偏折能力。
拔高问题
3.那为什么任何介质的折射率都大于1呢
提示:光在不同介质中的速度不同,且小于光速c,某介质的折射率等于光在真空中 的速度c与光在这种介质中的速度v之比,即n= >1。
　光线的偏折与折射率的关系
折射率是一个反映介质的光学性质的物理量。当光由真空射入某种介质发生折 射时, 为这种介质的折射率,即n= ,由此可知:当θ1一定时,n越大,θ2越小,此
时光线的偏折角Δθ=θ1-θ2就越大,即n越大,光线的偏折角度就越大。
　折射率与光速的关系
介质的折射率n跟光在其中的传播速率v有关,即n= ,由于光在真空中的传播速率
c大于光在任何介质中的传播速率v,所以任何介质的折射率n都大于1。因此,光 从真空斜射入任何介质时,入射角均大于折射角;而光由介质斜射入真空时,入射 角均小于折射角。
　决定因素
介质的折射率的大小由介质本身及光的性质共同决定,与入射角、折射角无关, 不随入射角、折射角的变化而变化。
　“相对折射率”与“绝对折射率”
光从介质1射入介质2时,入射角θ1与折射角θ2的正弦之比叫作介质2对介质1的相 对折射率,通常用n21表示。若介质1是真空,则介质2相对真空的折射率叫作该介 质的绝对折射率,通常用n表示。设介质1的绝对折射率为n1,介质2的绝对折射率 为n2,则n21= = = = = 。
3 |光在棱镜中的色散问题
　对光的颜色的理解
光的颜色由色光的频率决定。不同颜色的光频率不同,在同种介质中传播时波长 不同,波速不同;光由一种介质进入另一种介质时,频率不变,故光的颜色不变。
　色光特性比较
各种色光 红橙黄绿蓝靛紫
频率 小→大
波长 长→短
临界角(同种介质中) 大→小
折射率 小→大
波速(真空中) 不变,c=3×108 m/s
波速(介质中) 大→小
经三棱镜折射时偏向角大小 小→大
　折射时的色散
(1)把射出棱镜的光线与入射光线方向的夹角叫通过棱镜的偏向角,如图所示。 实验表明,白光色散时,红光的偏向角最小,紫光的偏向角最大。这说明玻璃对不 同色光的折射率是不同的,紫光的折射率最大,红光的折射率最小。

(2)白光经过三棱镜后,在光屏上呈现七色光带;若从棱镜的顶角向底边看,由红到 紫依次排列,紫光最靠近底边。如上图所示。
　光的色散现象能表明的问题
(1)同一介质对不同色光的折射率不同,频率越高折射率越大,七色光中红光的折 射率最小,紫光的折射率最大。
(2)由n= 可知,同一介质中各种色光的光速不同,红光的折射率最小,光速最大;而
紫光的折射率最大,光速最小。
(3)光由一种介质进入另一种介质时,光的颜色不变,光速改变 。
(4)光在介质中的传播速度与介质有关,与光的频率也有关,这一点与机械波是有 区别的。

展开更多......

收起↑