资源简介

(共58张PPT)
第一节　光的折射定律
学 习 目 标 思 维 导 图
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．
知识点一　光的折射定律
【情境导学】
如图所示，一块半圆形的玻璃砖放在带有角度刻度的圆盘上，使玻璃砖的圆心正好与圆盘的圆心重合，将激光笔对准圆心照射，会观察到激光笔发出的一束光照射到玻璃砖表面后发生了反射和折射现象．请在图上标出法线、入射角、反射角和折射角．改变入射光线与法线的夹角，观察到反射光线、折射光线与法线的夹角有什么变化？
提示：如图所示，入射光线和反射光线同法线的夹角相等，折射光线与法线的夹角小于入射光线与法线的夹角．
【知识梳理】
1．光的折射现象：光在均匀的介质中是沿着直线传播的．当它遇到不同介质的分界面时，往往不再按照原来的方向前进，一部分被反射回原来的介质中，发生光的反射；另一部分进入不同介质后偏向另一个方向传播，发生光的________．
折射
2．折射定律：当光线从空气射入介质时，发生折射，折射光线、入射光线和法线在同一________内，折射光线和入射光线分别位于法线的________；入射角i的正弦值跟折射角γ的正弦值成________，这就是光的折射定律．
3．公式：________＝n.
状元随笔　光垂直射向两种介质的分界面时，传播方向不变．

平面
两侧
正比
【重难突破】
1．现象：当光从一种介质斜射入另一种介质时，其传播方向发生了改变，即入射角i与折射角γ不相等(i≠γ)．
2．原理：波之所以会发生折射，是由于波由一种介质进入另一种介质时，其传播速度发生了改变，光发生折射的原因也是如此．
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而定．当光从真空斜射入介质时，入射角大于折射角，当光从介质斜射入真空时，入射角小于折射角．
4．对折射定律的理解
(1)“同面内”：“折射光线、入射光线和法线在同一平面内”，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”：“折射光线和入射光线分别位于法线的两侧”，这句话把折射光线的位置又做了进一步的确定，使得折射光线的“自由度”越来越小．(i>0)
(1)当入射角θ1＝45°时，求反射光线与折射光线间的夹角θ；
答案：105°

(2)当入射角θ1满足什么条件时，反射光线与折射光线间的夹角θ＝90°.
总结提能
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、折射角均以法线为标准．
(3)利用折射定律、折射率公式求解．
【变式训练1】　如图是两个并排而且深度相同的水池，一个装水，另一个未装水，在两池中各竖立着一只长度相同而且比池深略高的标杆．当阳光斜照时在池底就会形成杆的影子，且影子都留在了水池底部，
下列说法正确的是(　　)
A．两池中标杆影子长度相同
B．装水的池中标杆影子较长
C．未装水的池中标杆影子较长
D．不能确定哪边的影子较长
答案：C
解析：未装水时，因光沿直线传播，光从杆顶照射到池底的P点，而装水时，光从杆顶照射到水面时发生折射，由于折射角小于入射角，故照射到池底的Q点，如图所示，可知未装水的池中标杆影子较长，C正确．
知识点二　折射率
【情境导学】
如表所示是在探究光由真空射入某种透明介质发生折射的规律时得到的实验数据．请在表格基础上分析，随着入射角的增大，折射角怎样变化？当入射角与折射角发生变化时，有没有保持不变的量？
入射角i 折射角γ i/γ sin i/sin γ
10° 6.7° 1.50 1.49
20° 13.3° 1.50 1.49
30° 19.6° 1.53 1.49
40° 25.2° 1.59 1.51
50° 30.7° 1.63 1.50
60° 35.1° 1.71 1.51
70° 38.6° 1.81 1.50
80° 40.6° 1.97 1.51
提示：由表中数据可以看出，随着入射角的增大，折射角增大，但入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不变．
正弦值

答案：B
答案：A
知识点三　折射定律的应用
【重难突破】
应用折射定律解题的思路
(1)根据题意画出光路图．
(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角均是光线与法线的夹角．
(3)利用折射定律及几何规律列方程求解．
答案：B
1．(多选)关于光的反射与折射，下列说法正确的是(　　)
A．发生反射时，光的传播方向不一定改变
B．发生反射时，光的传播方向一定改变
C．光发生折射时，一定伴随着反射现象
D．光发生反射时，一定伴随着折射现象
答案：BC
解析：发生反射时，光的传播方向一定发生改变，A错误，B正确；光发生折射时，一定伴随着反射现象，但有反射现象，不一定有折射现象，C正确，D错误．
答案：BD
答案：A
4．如果光线以大小相等的入射角(入射角不为零)从真空射入不同介质，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
答案：C
1．关于光的折射现象，下列说法正确的是(　　)
A．光的传播方向发生改变的现象叫光的折射
B．折射定律是托勒密发现的
C．人观察盛水容器的底部，发现水变浅了
D．若光从空气射入液体中，它的传播速度一定增大
答案：C
答案：ABC
解析：介质的折射率与介质有关，与入射光的频率有关，与入射角无关，与光在介质中的传播速度有关，D错误，A、B、C正确．
3.如图是光源S发出的光线从水中斜射入空气中的光路图，下列关于人在岸上观察到光源S所成像的说法正确的是(　　)
A．光源S所成的虚像在直线①上
B．光源S所成的虚像在直线②上
C．光源S所成的实像在直线①上
D．光源S所成的实像在直线②上
答案：A
解析：人在岸上观察到的是水中光源S所成的像，是水中S射向水面的光在水面发生折射后进入人的眼睛，人眼逆着折射光线看到了比S浅的虚像，此虚像在直线①上，A正确．
答案：A
5．如图所示，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(　　)
A．光的反射
B. 光的折射
C．光的直线传播
D. 小孔成像
答案：B
解析：太阳光线进入大气层发生折射，使传播方向发生改变，从而使观察者感觉太阳的位置比实际位置偏高，B正确．
6.在天宫课堂中，航天员王亚平将空气注入水球，形成的气泡球与水球的球心都在O点．一束光线从空气射入水球的光路如图所示，其中球心O与入射点O1的连线为法线．则进入气泡球的折射光线可能为(　　)
A．① B．② C．③ D．④
答案：A
解析：光从水中斜射入空气中，会发生折射，折射角大于入射角，对于球体而言，入射点与球心所在的直线即法线，入射光线和折射光线分别位于法线两侧，就题图而言，OO2所在的直线即法线，进入气泡球的折射光线可能为①，A正确．
答案：C
8．在水中同一深度并排放着红、蓝、紫三种颜色的球，若在水面正上方俯视这三个球，感觉最深的是(　　)
A．紫色球 B．蓝色球
C．红色球 D．三个球同样深
答案：C
答案：C
答案：B
(1)太阳光线进入水中的折射角；
答案：30°
(2)此时池底运动员影子的头顶处到身体正下方的水平距离a.(计算结果保留一位小数)．
答案：2.0 m
解析：由几何关系可知a＝(1.8 m＋1 m－2 m)tan 45°＋2 m×tan 30°≈2.0 m.第一节　光的折射定律
学 习 目 标 思 维 导 图
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．
知识点一　光的折射定律
【情境导学】
如图所示，一块半圆形的玻璃砖放在带有角度刻度的圆盘上，使玻璃砖的圆心正好与圆盘的圆心重合，将激光笔对准圆心照射，会观察到激光笔发出的一束光照射到玻璃砖表面后发生了反射和折射现象．请在图上标出法线、入射角、反射角和折射角．改变入射光线与法线的夹角，观察到反射光线、折射光线与法线的夹角有什么变化？
【知识梳理】
1．光的折射现象：光在均匀的介质中是沿着直线传播的．当它遇到不同介质的分界面时，往往不再按照原来的方向前进，一部分被反射回原来的介质中，发生光的反射；另一部分进入不同介质后偏向另一个方向传播，发生光的________．
2．折射定律：当光线从空气射入介质时，发生折射，折射光线、入射光线和法线在同一________内，折射光线和入射光线分别位于法线的________；入射角i的正弦值跟折射角γ的正弦值成________，这就是光的折射定律．
3．公式：________＝n.
状元随笔　光垂直射向两种介质的分界面时，传播方向不变．
【重难突破】
1．现象：当光从一种介质斜射入另一种介质时，其传播方向发生了改变，即入射角i与折射角γ不相等(i≠γ)．
2．原理：波之所以会发生折射，是由于波由一种介质进入另一种介质时，其传播速度发生了改变，光发生折射的原因也是如此．
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而定．当光从真空斜射入介质时，入射角大于折射角，当光从介质斜射入真空时，入射角小于折射角．
4．对折射定律的理解
(1)“同面内”：“折射光线、入射光线和法线在同一平面内”，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”：“折射光线和入射光线分别位于法线的两侧”，这句话把折射光线的位置又做了进一步的确定，使得折射光线的“自由度”越来越小．(i>0)
(3)“正比例”：“入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数”，即＝n，折射角γ随入射角i的变化而变化，入射角i的正弦与折射角γ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．
例1 光线以入射角θ1从空气射入折射率n＝ 的透明介质表面，如图所示．
(1)当入射角θ1＝45°时，求反射光线与折射光线间的夹角θ；
(2)当入射角θ1满足什么条件时，反射光线与折射光线间的夹角θ＝90°.
总结提能
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、折射角均以法线为标准．
(3)利用折射定律、折射率公式求解．
【变式训练1】　如图是两个并排而且深度相同的水池，一个装水，另一个未装水，在两池中各竖立着一只长度相同而且比池深略高的标杆．当阳光斜照时在池底就会形成杆的影子，且影子都留在了水池底部，下列说法正确的是(　　)
A．两池中标杆影子长度相同
B．装水的池中标杆影子较长
C．未装水的池中标杆影子较长
D．不能确定哪边的影子较长
知识点二　折射率
【情境导学】
如表所示是在探究光由真空射入某种透明介质发生折射的规律时得到的实验数据．请在表格基础上分析，随着入射角的增大，折射角怎样变化？当入射角与折射角发生变化时，有没有保持不变的量？
入射角i 折射角γ i/γ sin i/sin γ
10° 6.7° 1.50 1.49
20° 13.3° 1.50 1.49
30° 19.6° 1.53 1.49
40° 25.2° 1.59 1.51
50° 30.7° 1.63 1.50
60° 35.1° 1.71 1.51
70° 38.6° 1.81 1.50
80° 40.6° 1.97 1.51
【知识梳理】
1．折射率：把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的________与折射角γ的正弦值之比n，叫作这种介质的折射率，即n＝.
2．折射率n与光在此介质中的传播速度v的关系为n＝________．
状元随笔　光在不同介质中传播速率不同，这正是光发生折射的原因．
【重难突破】
对折射率的理解
(1)物理意义：折射率是描述介质对光线偏折能力大小的物理量，由n＝可知，当i一定时，n越大，γ越小．此时光线的偏折角θ＝i－γ就越大，即n越大，光线的偏折角度就越大．
(2)决定因素：折射率的大小与介质本身有关，与入射角、折射角的大小无关．
(3)大小特点：介质的折射率跟光在其中的传播速度的关系是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都大于1.光从真空斜射向任何其他介质时，入射角都大于折射角．
例2 如图所示，一束复色光从空气射到一块长方体玻璃砖上表面后分成两束单色光a、b，光束a与玻璃砖上表面的夹角为α，光束b与玻璃砖上表面的夹角为β.光束a与光束b在玻璃砖中传播速度的比值为(　　)
A． B．
C． D．
【变式训练2】　如图所示，一束光沿AO从空气射入折射率为n的玻璃中，以O点为圆心，R为半径作圆，与折射光的交点为B，过B点向两介质的交界面作垂线，垂足为N，AO的延长线交BN于M，记OM＝r.再以O点为圆心、r为半径作圆．则(　　)
A．n＝ B．n＝
C．n＝ D．n＝
知识点三　折射定律的应用
【重难突破】
应用折射定律解题的思路
(1)根据题意画出光路图．
(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角均是光线与法线的夹角．
(3)利用折射定律及几何规律列方程求解．
例3 如图所示的圆面是一透明的圆柱形物体的截面，圆心为O，半径为r，M、N、Q为边界上的三点，MN为水平直径，一束平行于MN的光线从Q点射入圆柱体，从M点射出，光在真空中的传播速度为c，∠NMQ＝30°，则光线从Q点传播到M点所用的时间为(　　)
A． B．
C． D．
【变式训练3】　如图所示为某种透明介质的截面图，△AOC为等腰直角三角形，BC为半径R＝12 cm的四分之一圆弧，AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点．一束红光射向圆心O，在AB分界面上的入射角i＝45°，结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑．已知该介质对红光的折射率为n＝，求两个亮斑与A点间的距离分别为多少．
随堂自主检测
1．(多选)关于光的反射与折射，下列说法正确的是(　　)
A．发生反射时，光的传播方向不一定改变
B．发生反射时，光的传播方向一定改变
C．光发生折射时，一定伴随着反射现象
D．光发生反射时，一定伴随着折射现象
2．(多选)如图所示，一单色光由介质Ⅰ射入介质Ⅱ，在界面MN上发生偏折．下列说法正确的是(　　)
A．该光在介质Ⅰ中传播的速度大
B．该光在介质Ⅱ中传播的速度大
C．该光在介质Ⅰ中和介质Ⅱ中传播的速度之比为∶1
D．该光在介质Ⅱ中和介质Ⅰ中传播的速度之比为∶1
3．某单色光在真空中的波长为λ，波速为c，它在介质中的折射率为n，则在该种介质中的速率为(　　)
A．　　　B． C．nc　　　D．c
4．如果光线以大小相等的入射角(入射角不为零)从真空射入不同介质，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
温馨提示：请完成课时素养评价20
第一节　光的折射定律
知识点一
情境导学
提示：如图所示，入射光线和反射光线同法线的夹角相等，折射光线与法线的夹角小于入射光线与法线的夹角．
知识梳理
1．折射
2．平面　两侧　正比
3．
重难突破
[例1]　解析：(1)根据反射定律知，反射角θ′1＝θ1　①
由折射定律得n＝　②
解得sin θ2＝，θ2＝30°，
根据几何关系得θ′1＋θ＋θ2＝180°　③
解得θ＝105°.
(2)当θ＝90°时，有θ′1＋θ2＝90°　④
联立①②④可得tan θ1＝.
答案：(1)105°　(2)tan θ1＝
【变式训练1】　解析：未装水时，因光沿直线传播，光从杆顶照射到池底的P点，而装水时，光从杆顶照射到水面时发生折射，由于折射角小于入射角，故照射到池底的Q点，如图所示，可知未装水的池中标杆影子较长，C正确．
答案：C
知识点二
情境导学
提示：由表中数据可以看出，随着入射角的增大，折射角增大，但入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不变．
知识梳理
1．正弦值
2．
重难突破
[例2]　解析：设两束单色光的入射角为θ，对单色光a，由折射定律得na＝，光束a在玻璃砖中传播速度为va＝，对单色光b，由折射定律得nb＝，光束b在玻璃砖中传播速度为vb＝，所以光束a与光束b在玻璃砖中传播速度的比值，B正确．
答案：B
【变式训练2】　解析：根据题意，设入射角为i，折射角为γ，由几何关系可得sin i＝，sin γ＝，
由折射定律可得n＝，B、C、D错误，A正确．
答案：A
知识点三
重难突破
[例3]　解析：因为∠NMQ＝30°，且△MOQ为等腰三角形，根据几何关系可知，入射角i＝∠QON＝2∠NMQ＝60°，折射角为30°，所以折射率n＝，光在介质中传播的速度v＝，传播距离s＝2r cos 30°，光线从Q点传播到M点所用的时间为t＝，B正确．
答案：B
【变式训练3】　解析：光路图如图所示，设折射光斑为P1，折射角为γ，
根据折射定律n＝，可得sin γ＝.
由几何关系可得tan γ＝，
解得AP1＝6 cm，
设反射光斑为P2，由几何知识可得△OAP2为等腰直角三角形，故AP2＝12 cm.
答案：6 cm　12 cm
随堂自主检测
1．解析：发生反射时，光的传播方向一定发生改变，A错误，B正确；光发生折射时，一定伴随着反射现象，但有反射现象，不一定有折射现象，C正确，D错误．
答案：BC
2．解析：由题图知该光在介质Ⅱ中的折射角较大，则介质Ⅰ的折射率大于介质Ⅱ的折射率，根据折射率与光速的关系可知光在介质Ⅱ中传播的速度大；介质Ⅰ相对介质Ⅱ的折射率为n＝，则该光在介质Ⅱ中和介质Ⅰ中传播的速度之比为∶1，B、D正确．
答案：BD
3．解析：由n＝得v＝，A正确．
答案：A
4．解析：由折射率的定义式n＝可知，入射角i相同时，介质的折射率n越大，则折射角γ越小，折射光线偏离原传播方向的程度越大，C正确．
答案：C
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑