资源简介

(共31张PPT)
第四章　
光
第1节　光的折射
课题1　光的折射
内容索引
学习目标
活动方案
检测反馈
学 习 目 标
1. 理解光的折射定律．
2. 理解折射率的定义及其与光速的关系．
3. 能用折射定律解决问题．
活 动 方 案
活动一：理解光的折射定律
1. 阳光照射水面时，我们能够看到水中的鱼和草，同时也能看到太阳的倒影，这说明：光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光返回到空气中，这两部分光分别遵从折射定律和反射定律，请在图中画出反射光线和折射光线．
2. 光的折射定律
光发生了折射，它的入射角θ1和折射角θ2存在什么定量的关系呢？如图所示为探究光从空气斜射入某种透明介质发生折射的实验装置，得到的实验数据如表所示．
(1)随着入射角的增大，折射角怎样变化？光线的偏折程度怎样变化？
【答案】折射角增大，光线的偏折程度变大．
(2)当入射角与折射角发生变化时，有没有保持不变的量（误差允许范围内）？
【答案】入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不变．
(3)1621 年，荷兰数学家斯涅耳在分析了大量实验数据后，找到了两者之间的关系，并把它总结为光的折射定律：折射光线与入射光线、法线处在　　　　　　　内，折射光线与入射光线分别位于法线的　　　侧；
___________________与___________________成正比，即　　　　＝n12.
同一平面
两
入射角的正弦值
折射角的正弦值
说明：①式中n12是比例常数，它与入射角、折射角的大小无关，只与两种介质的性质有关．②讨论光从真空射入介质的情形．这时常数n12 可以简单地记为n.
3. 光的反射和折射现象中光路是可逆的．若光是由介质进入空气，光的折射定律还成立吗？入射角的正弦值与折射角的正弦值之比有什么变化？
【答案】成立，光由介质进入空气时入射角的正弦值与折射角的正弦值之比与光由空气进入介质时互为倒数．
活动二：理解介质折射率的概念
1. 光由真空以相同的入射角射向不同的介质时，折射角是不同的，为什么？
【答案】因为不同介质对光的折射率不同．
2. 阅读教材“折射率”部分，理解折射率是反映介质的光学性质的物理量．
(1)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，简称折射率．
(2)光在不同介质中的传播速度不同．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．
综上，请写出折射率的表达式．
3. 阅读教材中“几种介质的折射率”表格，了解常见介质折射率的大小．思考以下问题：
大于
(2)折射率有没有单位？
【答案】没有．
(3)若光由介质进入真空，请写出折射率的表达式．
活动三：应用光的折射定律
应用折射定律和反射定律解题的关键是确定入射角、反射角和折射角．画出正确的光路图是解题的必要前提．入射角、折射角、反射角均以法线为标准来确定，注意法线与界面的区别．
2. 如图所示，白光通过三棱镜侧面两次折射后，在光屏上呈现七色光带，由上到下的色光顺序为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，这是光的色散现象．各色光在真空中的波长如表所示．
光的颜色 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫
波长/nm 760～ 630 630～ 600 600～ 570 570～ 500 500～ 450 450～ 430 430～
400
各色光在真空中的波长
(1)根据表格中的数据，将各色光的波长λ由大到小排序．
【答案】红、橙、黄、绿、青、蓝、紫．
(2)根据c＝λν（式中ν表示光的频率），将各色光的频率ν由大到小排序．
【答案】紫、蓝、青、绿、黄、橙、红．
(3)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，白光色散时，红光的偏向角最小，紫光的偏向角最大，说明玻璃对不同色光的折射率是不同的．将玻璃对各色光的折射率n由大到小排序．
【答案】紫、蓝、青、绿、黄、橙、红．
【答案】红、橙、黄、绿、青、蓝、紫．
(5)将各色光经过玻璃的时间t由大到小排序．
【答案】紫、蓝、青、绿、黄、橙、红．
检 测 反 馈
1
1. 如图所示是光由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气的光路图，O点是半圆形玻璃砖的圆心，下列情况可能发生的是(　　)
【解析】由于玻璃的折射率大于空气，故光由空气斜射入玻璃时，折射角要小于入射角，A、B错误；当光由玻璃斜射入空气时，折射角又会大于入射角，C错误，D正确．
【答案】D
2
2. 两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了如图所示的折射现象(α>β).下列结论中正确的是(　　)
A. 在水中的传播速度，光束a比光束b大
B. 在水中的传播速度，光束a比光束b小
C. 水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大
D. 水对光束a的折射率与水对光束b的折射率可能相同
【答案】A
3
3. 将一根筷子竖直插入到装有水的玻璃杯中，从水平方向拍摄的照片如图甲所示：看上去，浸在水中的这段筷子产生了侧移，而且变粗了．图乙为筷子在玻璃杯中的俯视图，O为圆心，P为筷子在水中的位置，下列说法错误的是(　　)
A. 筷子侧移是因为光的折射现象，变粗是因为凸透镜的放大现象
B. 若将筷子平移到圆心O点，筷子不会侧移但会放大
C. 若沿虚线方向观察插入在O点处的筷子，看到水中的筷子位置与实际位置相同
D. 若沿虚线方向观察插入在P点处的筷子，看到水中的筷子位置与实际位置相同
3
【解析】筷子侧移是因为光的折射现象；变粗是因为杯壁是一个曲面，与水组成凸透镜，是凸透镜的放大现象，故A正确；若将筷子平移到圆心O点，光线沿杯子的半径方向从水中射入空气，入射光线垂直杯子与空气的界面，不会发生折射现象，所以筷子不会侧移，看到水中的筷子位置与实际位置相同，但水和杯壁依然组成凸透镜，所以仍然会放大，故B、C正确；同理可知，若沿虚线方向观察插入在P点处的筷子，入射光线与杯子与空气的界面不垂直，有入射角，会发生折射现象，所以看到水中的筷子位置与实际位置不同，故D错误．故选D.
【答案】D
3
4
A. 37°　
B. 53°　
C. 74°　
D. 106°
【答案】D
4
5
(1)入射角为多少？
(2)真空中的光速为c ，则光在该介质中的传播速度为多少？
6
6. 如图所示为一束光线通过平行板玻璃砖的光路图，玻璃砖上、下界面aa′和bb′平行，玻璃砖的折射率为n，玻璃砖的厚度为h，上界面入射光的入射角为α，折射角为β.
(1)证明入射光线AO和出射光线O′B′平行；
(2)求入射光线和下界面出射光线之间的侧移距离d.
6
谢谢观看
Thank you for watching(共30张PPT)
第四章　
光
第1节　光的折射
课题2　实验：测量玻璃的折射率
内容索引
学习目标
活动方案
检测反馈
学 习 目 标
1. 理解测定玻璃折射率的实验原理．
2. 会处理实验数据与分析实验误差．
活 动 方 案
活动一：理解实验原理与进行实验操作
1. 实验原理：回顾折射率的定义，想想要测定某种介质的折射率我们需要测量哪些量？
2. 实验器材：玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板（或直尺）、铅笔．为减小实验误差，实验前请思考下列问题：
(1)根据光的直线传播，可以根据两点决定一条直线作出光路．实验时应尽可能将大头针竖直插在纸上，大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离有什么要求？回顾以前做过的实验有过类似的情况吗？
【答案】大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离应尽量大一些，可以减小测量误差．在力的合成实验中，确定力的方向时也用到了两点决定力的方向．
(2)实验时我们先确定入射光线，对入射角θ1有什么要求，能不能太小或太大，为什么？
【答案】应适当大一些，以减小测量角度的误差．但入射角不宜太大，以免折射光线太弱．
(3)要作出入射角和出射角需先作出空气与玻璃砖的界面（如图所示），甲、乙两同学分别做出如下操作：
甲同学：将白纸平放在木板上，用图钉固定，将玻璃砖平放在白纸上，用铅笔沿玻璃砖上下两条边画出两条界面．
乙同学：将白纸平放在木板上，用图钉固定，先在白纸上画出一条直线，将玻璃的一条边与直线对齐并重合，再用直尺与玻璃砖另一条边贴紧，移走玻璃砖，沿直尺画出玻璃砖的另一条界面．
你认为哪位同学的操作更合理，为什么？在实验过程中，确定了两条界面后，玻璃砖与白纸的相对位置能不能随意改变？
【答案】乙同学，玻璃砖的光学面容易磨损，不能作为作图工具．不能，改变后入射角和折射角就可能不是实验值，属于操作错误，会产生较大误差．
3. 实验操作步骤：
(1)把白纸用图钉钉在水平木板上．
(2)用直尺画一条平行玻璃砖一个面的直线aa′作为界面，过aa′上一点O作垂直于aa′的直线NN′作为法线，过O点画一条入射光线AO，使入射角θ1适当　　　（选填“大”或“小”）些．如图所示．
(3)在AO线上　　　　　　地插两枚大头针P1、P2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa′　　　　　　Ｗ．
(4)用　　　　　　画重合于玻璃砖另一边界的一条直线bb′.
大
竖直
重合
直尺
(5)在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地立一枚大头针P3，用眼睛观察调整视线，同时移动大头针P3的位置，使P3恰好能同时挡住玻璃砖aa′一侧所插的大头针　　　　　　的像，此时把大头针P3插好．
(6)在玻璃砖bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4，使P4能挡住——————本身，同时也能挡住P1、P2的像．
(7)记下　　　　　　的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P3、P4连一条直线BO′交bb′于O′点，连接OO′，　　　　　　就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为θ2.
(8)用　　　　　　量出入射角θ1和折射角θ2的大小．
(9)改变　　　　　　，重复上面的步骤再做三、四次，量出相应的入射角和折射角．
P1和P2
P3
P3、P4
OO′
量角器
入射角θ1
(10)算出不同入射角时　　　　　　的值，求出几次实验中的平均值就是玻璃的折射率．
4. 记录实验数据：
【答案】略
活动二：处理实验数据与分析实验误差
1. 比较下列三种方案，说说其优缺点，并选择合适的方案处理实验数据．
方案二：如图所示，在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与OO′（或OO′的延长线）交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于点C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长．
重复以上实验，求得各次折射率的计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值．
【答案】方案一：原理简单清楚，计算相对复杂，需要用计算器处理数据；方案二：原理清楚，但需要规范作图，用数学方法推导，优点是计算简单；方案三：用图像法处理数据，原理相对复杂，数据处理直观，能排除偶然误差．
2. 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图1、2所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图，则：
甲同学测得的折射率与真实值相比　　　　　　（选填“偏大”“偏小”或“不变”）.
乙同学测得的折射率与真实值相比　　　　　　（选填“偏大”“偏小”或“不变”）.
【解析】用图1测定折射率时，玻璃砖中折射角增大，所测折射率偏小；用图2测定折射率时，只要操作正确，折射率的测定值与玻璃砖的形状无关．
偏小
不变
检 测 反 馈
1
1. 在“测定玻璃砖折射率”的实验中，为了减小实验误差，下列说法错误的是(　　)
A. 玻璃砖的宽度宜大些
B. 入射角应尽量小些
C. 大头针应垂直地插在纸面上
D. 大头针P1与P2及P3与P4之间的距离应适当大些
【解析】玻璃砖宽度大些，可减小测量误差；大头针垂直插在纸面上以及大头针P1与P2及P3与P4之间的距离适当大些，可减小确定光路方向时的误差，A、C、D正确；入射角不能太大也不能太小，入射角较小时，测量误差较大，B错误．故选B.
【答案】B
2
2. 一束单色光穿过两块两面平行的玻璃砖，出射光线与入射光线的位置关系可能正确的是(　　)
【答案】A
3
3. 某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin isin r图像如图乙所示，则(　　)
A. 光由A经O到B，n＝1.5
B. 光由B经O到A，n＝1.5
C. 光由A经O到B，n＝0.67
D. 光由B经O到A，n＝0.67
【答案】B
3
4
4. 在用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa′和bb′，不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在如图所示的位置上，而实验中其他操作均正确，测得的折射率将(　　)
A. 偏大 B. 偏小
C. 不变 D. 无法确定
【解析】可作出经过玻璃砖的光路图，由几何知识可知，测出的折射角与正确值相同．C正确．
【答案】C
5
5. 如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的　　　　　　面不能用手直接接触．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图乙所示，计算折射率时，用　　　（选填“d”或“e”）点得到的值较小，用　　　　（选填“d”或“e”）点得到的值误差较小．
光学
d
e
【解析】进行实验时，应保持玻璃砖的光学面清洁，不能用手直接触摸光学面．计算玻璃的折射率时，需将c点与d点或e点连接，即为出射光线，连接d点时，入射光ab的折射角较大，计算出的折射率较小．因为玻璃砖的两光学面平行，出射光与入射光应该平行，根据图中d、e两点的位置，用e点时出射光与入射光更接近于平行，误差较小．
5
6
6. 用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像和P3，在白纸上标出大头针的位置和三棱镜轮廓，如图所示．
(1)在本题的图上画出所需的光路．
【解析】光路图如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB于O′，连接OO′，则光线OO′就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线．
6
(2)为了测出玻璃棱镜的折射率，需要测量的量是_________________ ________________________，在图上标出它们．
θ1和θ2（EF、
OE、GH、OG的长度）
【解析】在所画的图上画出虚线部分，并注明入射角θ1和折射角θ2，用量角器量出θ1和θ2（或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度）.
(3)计算折射率的公式是　　　　　　　　　　　　Ｗ．
6
谢谢观看
Thank you for watching第1节　光的折射
课题1　光的折射
1. 理解光的折射定律．
2. 理解折射率的定义及其与光速的关系．
3. 能用折射定律解决问题．
1. 阳光照射水面时，我们能够看到水中的鱼和草，同时也能看到太阳的倒影，这说明：光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光返回到空气中，这两部分光分别遵从折射定律和反射定律，请在图中画出反射光线和折射光线．
2. 光的折射定律
光发生了折射，它的入射角θ1和折射角θ2存在什么定量的关系呢？如图所示为探究光从空气斜射入某种透明介质发生折射的实验装置，得到的实验数据如表所示．
　
(1)随着入射角的增大，折射角怎样变化？光线的偏折程度怎样变化？
(2)当入射角与折射角发生变化时，有没有保持不变的量（误差允许范围内）？
(3)1621 年，荷兰数学家斯涅耳在分析了大量实验数据后，找到了两者之间的关系，并把它总结为光的折射定律：折射光线与入射光线、法线处在　　　　内，折射光线与入射光线分别位于法线的　　　　侧；　　　　　　　　与　　　　　　　　成正比，即　　　　＝n12.
说明：①式中n12是比例常数，它与入射角、折射角的大小无关，只与两种介质的性质有关．②讨论光从真空射入介质的情形．这时常数n12 可以简单地记为n.
3. 光的反射和折射现象中光路是可逆的．若光是由介质进入空气，光的折射定律还成立吗？入射角的正弦值与折射角的正弦值之比有什么变化？
1. 光由真空以相同的入射角射向不同的介质时，折射角是不同的，为什么？
2. 阅读教材“折射率”部分，理解折射率是反映介质的光学性质的物理量．
(1)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，简称折射率．
(2)光在不同介质中的传播速度不同．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．
综上，请写出折射率的表达式．
3. 阅读教材中“几种介质的折射率”表格，了解常见介质折射率的大小．思考以下问题：
(1)根据n＝，任何介质的折射率都　　　　（选填“大于”“小于”或“等于”）1.
(2)折射率有没有单位？
(3)若光由介质进入真空，请写出折射率的表达式．
应用折射定律和反射定律解题的关键是确定入射角、反射角和折射角．画出正确的光路图是解题的必要前提．入射角、折射角、反射角均以法线为标准来确定，注意法线与界面的区别．
1. 如图所示，一个储油桶的底面直径与高均为d.当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B.当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距 .求油的折射率和光在油中传播的速度．
甲　没有油时刚好看到B点 乙　有油时沿同一方向看去,可以看到C点
2. 如图所示，白光通过三棱镜侧面两次折射后，在光屏上呈现七色光带，由上到下的色光顺序为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，这是光的色散现象．各色光在真空中的波长如表所示．
各色光在真空中的波长
光的颜色 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫
波长/nm 760～ 630 630～ 600 600～ 570 570～ 500 500～ 450 450～ 430 430～ 400
(1)根据表格中的数据，将各色光的波长λ由大到小排序．
(2)根据c＝λν（式中ν表示光的频率），将各色光的频率ν由大到小排序．
(3)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，白光色散时，红光的偏向角最小，紫光的偏向角最大，说明玻璃对不同色光的折射率是不同的．将玻璃对各色光的折射率n由大到小排序．
(4)根据n＝，将各色光在玻璃中的速度v从大到小排序．
(5)将各色光经过玻璃的时间t由大到小排序．
3. 视深是人眼看透明物质内部某物体时像点离界面的距离．一般都是沿着界面的法线方向去观察，在计算时，由于入射角很小，折射角也很小，故有 ≈≈.
有人在游泳池边“竖直”向下观察池水的深度，池水的视深为h，已知水的折射率为 ，光路图如图所示，求池水的实际深度H.
1. 如图所示是光由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气的光路图，O点是半圆形玻璃砖的圆心，下列情况可能发生的是(　　)
A B C D
2. 两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了如图所示的折射现象(α>β).下列结论中正确的是(　　)
A. 在水中的传播速度，光束a比光束b大
B. 在水中的传播速度，光束a比光束b小
C. 水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大
D. 水对光束a的折射率与水对光束b的折射率可能相同
3. 将一根筷子竖直插入到装有水的玻璃杯中，从水平方向拍摄的照片如图甲所示：看上去，浸在水中的这段筷子产生了侧移，而且变粗了．图乙为筷子在玻璃杯中的俯视图，O为圆心，P为筷子在水中的位置，下列说法错误的是(　　)
甲 乙
A. 筷子侧移是因为光的折射现象，变粗是因为凸透镜的放大现象
B. 若将筷子平移到圆心O点，筷子不会侧移但会放大
C. 若沿虚线方向观察插入在O点处的筷子，看到水中的筷子位置与实际位置相同
D. 若沿虚线方向观察插入在P点处的筷子，看到水中的筷子位置与实际位置相同
4. 如图所示，为了从军事工程内部观察外面的目标，在工程的墙壁上开一长方形的孔，孔内嵌入折射率为 的玻璃砖， sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则嵌入玻璃砖后工事内部人员观察到外界的视野最大张角为(　　)
A. 37°　 B. 53°　 C. 74°　 D. 106°
5. 一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反射光线与折射光线垂直，则：
(1)入射角为多少？
(2)真空中的光速为c ，则光在该介质中的传播速度为多少？
6.如图所示为一束光线通过平行板玻璃砖的光路图，玻璃砖上、下界面aa′和bb′平行，玻璃砖的折射率为n，玻璃砖的厚度为h，上界面入射光的入射角为α，折射角为β.
(1)证明入射光线AO和出射光线O′B′平行；
(2)求入射光线和下界面出射光线之间的侧移距离d.
课题2　实验：测量玻璃的折射率
1. 理解测定玻璃折射率的实验原理．
2. 会处理实验数据与分析实验误差．
1. 实验原理：回顾折射率的定义，想想要测定某种介质的折射率我们需要测量哪些量？
2. 实验器材：玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板（或直尺）、铅笔．为减小实验误差，实验前请思考下列问题：
(1)根据光的直线传播，可以根据两点决定一条直线作出光路．实验时应尽可能将大头针竖直插在纸上，大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离有什么要求？回顾以前做过的实验有过类似的情况吗？
(2)实验时我们先确定入射光线，对入射角θ1有什么要求，能不能太小或太大，为什么？
(3)要作出入射角和出射角需先作出空气与玻璃砖的界面（如图所示），甲、乙两同学分别做出如下操作：
甲同学：将白纸平放在木板上，用图钉固定，将玻璃砖平放在白纸上，用铅笔沿玻璃砖上下两条边画出两条界面．
乙同学：将白纸平放在木板上，用图钉固定，先在白纸上画出一条直线，将玻璃的一条边与直线对齐并重合，再用直尺与玻璃砖另一条边贴紧，移走玻璃砖，沿直尺画出玻璃砖的另一条界面．
你认为哪位同学的操作更合理，为什么？在实验过程中，确定了两条界面后，玻璃砖与白纸的相对位置能不能随意改变？
3. 实验操作步骤：
(1)把白纸用图钉钉在水平木板上．
(2)用直尺画一条平行玻璃砖一个面的直线aa′作为界面，过aa′上一点O作垂直于aa′的直线NN′作为法线，过O点画一条入射光线AO，使入射角θ1适当　　　　（选填“大”或“小”）些．如图所示．
(3)在AO线上　　　　地插两枚大头针P1、P2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa′　　　　Ｗ．
(4)用　　　　画重合于玻璃砖另一边界的一条直线bb′.
(5)在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地立一枚大头针P3，用眼睛观察调整视线，同时移动大头针P3的位置，使P3恰好能同时挡住玻璃砖aa′一侧所插的大头针　　　　的像，此时把大头针P3插好．
(6)在玻璃砖bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4，使P4能挡住　　　　本身，同时也能挡住P1、P2的像．
(7)记下　　　　的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P3、P4连一条直线BO′交bb′于O′点，连接OO′，　　　　就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为θ2.
(8)用　　　　量出入射角θ1和折射角θ2的大小．
(9)改变　　　　，重复上面的步骤再做三、四次，量出相应的入射角和折射角．
(10)算出不同入射角时　　　　的值，求出几次实验中的平均值就是玻璃的折射率．
4. 记录实验数据：
实验序号 1 2 3 4 5
θ1
sin θ1
θ2
sin θ2
n
1. 比较下列三种方案，说说其优缺点，并选择合适的方案处理实验数据．
方案一：用量角器量出入射角和折射角，根据折射率n＝，用计算器算出玻璃的折射率．重复以上实验，求得各次折射率的计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值．
方案二：如图所示，在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与OO′（或OO′的延长线）交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于点C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长．
由于sin θ1＝，sin θ2＝，而CO＝DO，所以折射率n＝＝.
重复以上实验，求得各次折射率的计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值．
方案三：根据折射定律可得n＝，因此有sin θ2＝sin θ1.
在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上，以sin θ1 值为横坐标、以sin θ2值为纵坐标，建立直角坐标系如图所示，描数据点，过数据点连线得到一条过原点的直线．求解图线斜率，设斜率为k，则k＝，故玻璃砖折射率n＝.
2. 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图1、2所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图，则：
　　　　　　　　　　　　图1　　　　　　图2
甲同学测得的折射率与真实值相比　　　　（选填“偏大”“偏小”或“不变”）.
乙同学测得的折射率与真实值相比　　　　（选填“偏大”“偏小”或“不变”）.
1. 在“测定玻璃砖折射率”的实验中，为了减小实验误差，下列说法错误的是(　　)
A. 玻璃砖的宽度宜大些
B. 入射角应尽量小些
C. 大头针应垂直地插在纸面上
D. 大头针P1与P2及P3与P4之间的距离应适当大些
2. 一束单色光穿过两块两面平行的玻璃砖，出射光线与入射光线的位置关系可能正确的是(　　)
A B C D
3. 某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin isin r图像如图乙所示，则(　　)
A. 光由A经O到B，n＝1.5 B. 光由B经O到A，n＝1.5
C. 光由A经O到B，n＝0.67 D. 光由B经O到A，n＝0.67
4. 在用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa′和bb′，不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在如图所示的位置上，而实验中其他操作均正确，测得的折射率将(　　)
A. 偏大 B. 偏小 C. 不变 D. 无法确定
5. 如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的　　　　面不能用手直接接触．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图乙所示，计算折射率时，用　　　　（选填“d”或“e”）点得到的值较小，用　　　　（选填“d”或“e”）点得到的值误差较小．
6. 用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像和P3，在白纸上标出大头针的位置和三棱镜轮廓，如图所示．
(1)在本题的图上画出所需的光路．
(2)为了测出玻璃棱镜的折射率，需要测量的是　　　　　　　　　　　　，在图上标出它们．
(3)计算折射率的公式是　　　　　　　　　　　　Ｗ．
第1节　光的折射
课题1　光的折射
【活动方案】
活动一：
1.
2. (1)折射角增大，光线的偏折程度变大．
(2)入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不变．
(3)同一平面　两　入射角的正弦值　折射角的正弦值　
3. 成立，光由介质进入空气时入射角的正弦值与折射角的正弦值之比与光由空气进入介质时互为倒数．
活动二：
1. 因为不同介质对光的折射率不同．
2. n＝＝.
3. (1)大于　(2)没有．　(3)＝.
活动三：
1. 因为底面直径与桶高相等，所以∠AON＝∠BON′＝45°，由ON′＝2CN′可知sin ∠CON′＝＝，因此，油的折射率
n＝＝＝＝1.58，光在油中传播的速度v＝＝1.90×108 m/s.
2. (1)红、橙、黄、绿、青、蓝、紫．
(2)紫、蓝、青、绿、黄、橙、红．
(3)紫、蓝、青、绿、黄、橙、红．
(4)红、橙、黄、绿、青、蓝、紫．
(5)紫、蓝、青、绿、黄、橙、红．
3. 根据数学知识可知
sin θ1≈tan θ1＝，①
sin θ2≈tan θ2＝，②
根据折射定律有n＝，③
将①②两式代入③式得n＝，
解得池水实际深度为H＝nh＝h.
【检测反馈】
1. D　由于玻璃的折射率大于空气，故光由空气斜射入玻璃时，折射角要小于入射角，A、B错误；当光由玻璃斜射入空气时，折射角又会大于入射角，C错误，D正确．
2. A　由公式n＝，可得折射率navb，A正确，B错误．
3. D　筷子侧移是因为光的折射现象；变粗是因为杯壁是一个曲面，与水组成凸透镜，是凸透镜的放大现象，故A正确；若将筷子平移到圆心O点，光线沿杯子的半径方向从水中射入空气，入射光线垂直杯子与空气的界面，不会发生折射现象，所以筷子不会侧移，看到水中的筷子位置与实际位置相同，但水和杯壁依然组成凸透镜，所以仍然会放大，故B、C正确；同理可知，若沿虚线方向观察插入在P点处的筷子，入射光线与杯子与空气的界面不垂直，有入射角，会发生折射现象，所以看到水中的筷子位置与实际位置不同，故D错误．故选D.
4. D　光路图如图所示，由几何关系得sin θ2＝＝，则sin θ1＝n sin θ2＝0.8，所以θ1＝53° ，则视野的最大张角为θ＝2θ1＝106°，故D正确．
5. (1)根据折射率的公式，有
n＝＝＝tan i＝，
解得入射角为i＝60°.
(2)光在该介质中的传播速度为
v＝＝c.
6. (1)光线在玻璃砖上界面发生折射，由折射定律 ＝n，
在玻璃砖的下界面发生折射，设入射角为θ1，折射角为θ2，同理 ＝n，
又由图可知，内侧角相等，β＝θ1，
联立解得α＝θ2，
故AO∥O′B′.
(2)过O′作入射光线AO延长线的垂线交于C，O′C为侧移距离d，
d＝OO′sin (α－β)，
OO′＝，
d＝sin (α－β).
课题2　实验：测量玻璃的折射率
【活动方案】
活动一：
1. 根据介质的折射率n＝，要测定某种介质的折射率我们需要测量入射角θ1和折射角θ2的大小．
2. (1)大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离应尽量大一些，可以减小测量误差．在力的合成实验中，确定力的方向时也用到了两点决定力的方向．
(2)应适当大一些，以减小测量角度的误差．但入射角不宜太大，以免折射光线太弱．
(3)乙同学，玻璃砖的光学面容易磨损，不能作为作图工具．不能，改变后入射角和折射角就可能不是实验值，属于操作错误，会产生较大误差．
3. (2)大　(3)竖直　重合　(4)直尺　(5)P1和P2　(6)P3　(7)P3、P4　OO′　(8)量角器　(9)入射角θ1　(10)
4. 略
活动二：
1. 方案一：原理简单清楚，计算相对复杂，需要用计算器处理数据；方案二：原理清楚，但需要规范作图，用数学方法推导，优点是计算简单；方案三：用图像法处理数据，原理相对复杂，数据处理直观，能排除偶然误差．
2. 偏小　不变　解析：用图1测定折射率时，玻璃砖中折射角增大，所测折射率偏小；用图2测定折射率时，只要操作正确，折射率的测定值与玻璃砖的形状无关．
【检测反馈】
1. B　玻璃砖宽度大些，可减小测量误差；大头针垂直插在纸面上以及大头针P1与P2及P3与P4之间的距离适当大些，可减小确定光路方向时的误差，A、C、D正确；入射角不能太大也不能太小，入射角较小时，测量误差较大，B错误．故选B.
2. A
3. B　由sin isin r图像可知，同一光线sin r＞sin i，即r＞i，故r为光线在空气中传播时光线与法线的夹角，则BO为入射光线，OA为折射光线，即光线由B经O到A，折射率n＝＝＝1.5，故B正确，A、C、D错误．
4. C　可作出经过玻璃砖的光路图，由几何知识可知，测出的折射角与正确值相同．C正确．
5. 光学　d　e　解析：进行实验时，应保持玻璃砖的光学面清洁，不能用手直接触摸光学面．计算玻璃的折射率时，需将c点与d点或e点连接，即为出射光线，连接d点时，入射光ab的折射角较大，计算出的折射率较小．因为玻璃砖的两光学面平行，出射光与入射光应该平行，根据图中d、e两点的位置，用e点时出射光与入射光更接近于平行，误差较小．
6. (1)
(2)θ1和θ2(EF、OE、GH、OG的长度)
(3)n＝
解析：(1)光路图如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB于O′，连接OO′，则光线OO′就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线．
(2)在所画的图上画出虚线部分，并注明入射角θ1和折射角θ2，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度).
(3)n＝(或因为sin θ1＝，sin θ2＝，则n＝＝).

展开更多......

收起↑