1、第十三章光1光的反射和折射必备知识必备知识自主学习自主学习一、光的反射与反射定律一、光的反射与反射定律1.1.光的反射光的反射:光从第光从第1 1种介质射到它与第种介质射到它与第2 2种介质的分界面时种介质的分界面时,一部分光会一部分光会_到第到第1 1种介质的现象。种介质的现象。2.2.反射定律反射定律:反射光线与入射光线、法线处在反射光线与入射光线、法线处在_内内;反射光线与入射反射光线与入射光线分别位于光线分别位于_的两侧的两侧;反射角反射角_(_(选填选填“大于大于”“”“小于小于”或或“等于等于”)入射角。入射角。返回返回同一平面同一平面法线法线等于等于二、光的折射与折射定律二、光的
2、折射与折射定律【情境思考情境思考】问题问题1:1:甲、乙两个图中甲、乙两个图中,虚线代表什么虚线代表什么?问题问题2:2:观察筷子和鱼的折射现象观察筷子和鱼的折射现象,其原理是什么其原理是什么?提示提示:问题问题1:1:出射光线的反向延长线。出射光线的反向延长线。问题问题2:2:折射定律。折射定律。1.1.光的折射光的折射:光从一种介质光从一种介质_到两种介质的分界面时到两种介质的分界面时,进入另一种介质的进入另一种介质的一部分光线传播方向发生一部分光线传播方向发生_的现象。的现象。2.2.入射角与折射角入射角与折射角:(1)(1)入射角入射角:入射光线与入射光线与_的夹角。的夹角。(2)(2
3、)折射角折射角:折射光线与折射光线与_的夹角。的夹角。3.3.折射定律折射定律: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、法线处在同一平面内,折射光线与入射折射光线与入射光线分别位于法线的光线分别位于法线的_;_;入射角的正弦与折射角的正弦成入射角的正弦与折射角的正弦成_。4.4.光路可逆光路可逆:在光的反射和折射现象中在光的反射和折射现象中,光路都是光路都是_的。的。斜射斜射改变改变法线法线法线法线两侧两侧正比正比可逆可逆三、折射率三、折射率1.1.意义意义:反映介质的反映介质的_的物理量。的物理量。2.2.定义定义:光从真空射入某种介质发生折射时光从真空射入某种介质发生折射
4、时,入射角的正弦与折射角的正弦入射角的正弦与折射角的正弦_,_,叫这种介质的折射率。叫这种介质的折射率。n n 12 12=_=_。3.3.折射率与光速的关系折射率与光速的关系:某种介质的折射率某种介质的折射率,等于光在等于光在_中的传播速度中的传播速度c c与与光在这种介质中的传播速度光在这种介质中的传播速度v v之比之比,即即n=_n=_。4.4.特点特点:任何介质的折射率都大于任何介质的折射率都大于1 1。光学性质光学性质之比之比12sinsin真空真空cv【易错辨析易错辨析】(1)(1)光从一种介质进入另一种介质时光从一种介质进入另一种介质时,传播方向一定发生变化。传播方向一定发生变化
5、。()(2)(2)折射角增大为原来的折射角增大为原来的2 2倍倍,入射角也增大为原来的入射角也增大为原来的2 2倍。倍。()(3)(3)光在同一种均匀介质中传播时光在同一种均匀介质中传播时,也可以发生折射现象。也可以发生折射现象。()(4)(4)当入射角为当入射角为0 0时时,折射角也等于折射角也等于0 0。()(5)(5)入射角变化入射角变化,折射角也随之变化折射角也随之变化,但入射角一定大于折射角。但入射角一定大于折射角。()提示提示:(1)(1)。当光从一种介质垂直进入另一种介质时。当光从一种介质垂直进入另一种介质时,传播方向不发生变化。传播方向不发生变化。(2)(2)。根据。根据 =n
6、=n可知可知,折射角增大为原来的折射角增大为原来的2 2倍倍,入射角并不增大为原来的入射角并不增大为原来的2 2倍。倍。(3)(3)。光在同一种均匀介质中传播时。光在同一种均匀介质中传播时,沿直线传播沿直线传播,方向不变方向不变,不发生折射。不发生折射。(4)(4)。当入射角为。当入射角为0 0时时,折射角也为折射角也为0 0,这是折射现象中的特殊情况。这是折射现象中的特殊情况。(5)(5)。当光由空气斜射入介质中时。当光由空气斜射入介质中时,入射角大于折射角入射角大于折射角;但当光由介质射入空但当光由介质射入空气中时气中时,由于光路可逆由于光路可逆,入射角小于折射角。入射角小于折射角。12s
7、insin关键能力关键能力合作学习合作学习知识点一光的折射知识点一光的折射1.1.光的传播方向光的传播方向:光从一种介质进入另一种介质时光从一种介质进入另一种介质时,传播方向一般要发生变化。传播方向一般要发生变化。并非一定变化并非一定变化,当光垂直界面入射时当光垂直界面入射时,传播方向就不发生变化。传播方向就不发生变化。2.2.光的传播速度光的传播速度:光从一种介质进入另一种介质时光从一种介质进入另一种介质时,传播速度一定发生变化传播速度一定发生变化,当光当光垂直界面入射时垂直界面入射时,光的传播方向虽然不变光的传播方向虽然不变,但也属于折射但也属于折射,光传播的速度发生变化。光传播的速度发生
8、变化。3.3.入射角与折射角的大小关系入射角与折射角的大小关系:(1)(1)光从一种介质进入另一种介质时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。要视两种介质的折射率大小而定。(2)(2)当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时,入射角大于折射角入射角大于折射角,当光从当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时折射率大的介质斜射入折射率小的介质时,入射角小于折射角。入射角小于折射角。【问题探究问题探究】有经验的渔民叉鱼时有经验的渔民叉鱼时,不是正对着看到的鱼去
9、叉不是正对着看到的鱼去叉,而是对着所看到鱼的下方叉而是对着所看到鱼的下方叉,如如图所示。你知道这是为什么吗图所示。你知道这是为什么吗?提示提示:从鱼身上反射的光线由水中进入空气时从鱼身上反射的光线由水中进入空气时,在水面上发生折射在水面上发生折射,折射角大于入折射角大于入射角射角,折射光线进入人眼折射光线进入人眼,人眼会逆着折射光线的方向看去人眼会逆着折射光线的方向看去,就会觉得鱼变浅了就会觉得鱼变浅了,眼睛看到的是鱼的虚像眼睛看到的是鱼的虚像,在鱼的上方在鱼的上方,所以叉鱼时要瞄准像的下方所以叉鱼时要瞄准像的下方,如图所示。如图所示。【典例示范典例示范】【典例典例】(多选多选)如图所示如图所
10、示,把由同种玻璃制成的厚度为把由同种玻璃制成的厚度为d d的立方体的立方体A A和半径为和半径为d d的的半球体半球体B B分别放在报纸上分别放在报纸上,且让半球的凸面向上。从正上方且让半球的凸面向上。从正上方(对对B B来说是最高点来说是最高点)竖竖直向下分别观察直向下分别观察A A、B B中心处报纸上的文字中心处报纸上的文字,下面的观察记录正确的是下面的观察记录正确的是 ()A.A.看到看到A A中的字比中的字比B B中的字高中的字高B.B.看到看到B B中的字比中的字比A A中的字高中的字高C.C.看到看到A A、B B中的字一样高中的字一样高D.D.看到看到B B中的字和没有放玻璃半球
11、时一样高中的字和没有放玻璃半球时一样高【解析解析】选选A A、D D。如图所示。如图所示:折射只有在入射角不等于折射只有在入射角不等于0 0的时候才发生的时候才发生,当人眼当人眼通过半球看的时候进入眼睛的光线恰恰是从球面法线方向出来的光线通过半球看的时候进入眼睛的光线恰恰是从球面法线方向出来的光线,所以不发所以不发生折射生折射,通过半球体观察物像重合通过半球体观察物像重合,则看到则看到B B中的字和没有放玻璃半球时一样高中的字和没有放玻璃半球时一样高;通过立方体观察时通过立方体观察时,由于光线发生了折射由于光线发生了折射,折射角大于入射角折射角大于入射角,所以看到的像比物所以看到的像比物高高,
12、即看到即看到A A中的字比中的字比B B中的字高中的字高,故故A A、D D正确。正确。【素养训练素养训练】1.1.如图所示的四种情景中如图所示的四种情景中,属于光的折射的是属于光的折射的是()【解析解析】选选B B。A A属于光沿直线传播属于光沿直线传播;B;B属于光的折射属于光的折射;C;C属于光沿直线传播属于光沿直线传播,D,D属于属于光的反射光的反射,故故B B正确。正确。2.2.在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时,看到的物体看到的物体()A.A.比物体所处的实际位置高比物体所处的实际位置高B.B.比物体所处的实际位置低比物体所处的实际位置低C.C.跟
13、物体所处的实际位置一样高跟物体所处的实际位置一样高D.D.以上三种情况都有可能以上三种情况都有可能【解析解析】选选A A。物体反射的光斜射到水面上。物体反射的光斜射到水面上,会发生折射现象会发生折射现象,当光进入水中后靠当光进入水中后靠近法线射入潜水员眼睛近法线射入潜水员眼睛,而潜水员由于错觉而潜水员由于错觉,认为光始终沿直线传播认为光始终沿直线传播,逆着光的方逆着光的方向看上去而形成虚像向看上去而形成虚像,所以潜水员在水中看见岸上的物体所以潜水员在水中看见岸上的物体,实际是变高了的物体实际是变高了的物体的虚像的虚像,A,A正确。正确。【加固训练加固训练】1.1.一条光线以一条光线以4040的
14、入射角从真空射到平板透明材料上的入射角从真空射到平板透明材料上,光的一部分被反射光的一部分被反射,一一部分被折射部分被折射,折射光线与反射光线的夹角可能是折射光线与反射光线的夹角可能是()A.A.小于小于4040B.B.在在5050100100C.C.在在100100140140D.D.大于大于140140【解析解析】选选C C。由。由 =n1,=n1,得折射角得折射角2 21 1=40=40,由反射定律得由反射定律得3 3=1 1=40=40,如图所示如图所示,故折射光线与反射光线的夹角故折射光线与反射光线的夹角=180=180-3 3-2 2=140=140-2 2,所以所以100100
15、140(+90,(+90),),则该则该玻璃的折射率玻璃的折射率n n等于等于()sincoscossinA.B.C.D.sincoscossin【解析解析】选选B B。因为光从玻璃射入空气。因为光从玻璃射入空气,折射角大于入射角折射角大于入射角,所以知所以知CDCD为为界面界面,入射角为入射角为9090-,-,折射角为折射角为9090-,-,根据光的可逆性知根据光的可逆性知,折射率折射率n=n=故故B B正确正确,A,A、C C、D D错误。故选错误。故选B B。sin90cossin90cos（）。（）【加固训练加固训练】若某一介质的折射率较大若某一介质的折射率较大,则则()A.A.光由空
16、气射入该介质时折射角较大光由空气射入该介质时折射角较大B.B.光由空气射入该介质时折射角较小光由空气射入该介质时折射角较小C.C.光在该介质中的速度较大光在该介质中的速度较大D.D.光在该介质中的速度较小光在该介质中的速度较小【解析解析】选选D D。由。由n=n=可知可知,光由空气射入介质时的折射角是由入射角光由空气射入介质时的折射角是由入射角i i和和折射率折射率n n共同决定的共同决定的,所以所以A A、B B均错均错;由由n=n=可知可知,介质的折射率越大介质的折射率越大,光在该光在该介质中的速度越小介质中的速度越小,故故C C错错,D,D正确。正确。12sinsincv4.4.现在高速
17、公路上的标志牌都用现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜回归反光膜”制成制成,夜间行车时夜间行车时,它能把车灯它能把车灯射出的光逆向返回射出的光逆向返回,标志牌上的字特别醒目。这种标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜回归反光膜”是用球体反射是用球体反射元件制成的元件制成的,如图所示如图所示,反光膜内均匀分布着直径为反光膜内均匀分布着直径为10 m10 m的细玻璃珠的细玻璃珠,所用玻璃所用玻璃的折射率为的折射率为 ,为使入射的车灯光线经玻璃珠折射为使入射的车灯光线经玻璃珠折射反射反射再折射后恰好和入再折射后恰好和入射光线平行射光线平行,那么第一次入射的入射角应是那么第一次入射的入射角应是 ()
18、A.15A.15 B.30B.30C.45C.45D.60D.603【解析解析】选选D D。作光路图如图所示。作光路图如图所示,设入射角为设入射角为,折射角为折射角为,则则=2,=2,所以所以,=60,=60。故选项。故选项D D正确。正确。sin2sin cosn3ncos30sinsin22，5.5.某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图甲所示如图甲所示)。在固定好的白纸上。在固定好的白纸上作出直角坐标系作出直角坐标系xOy,xOy,实验时将半圆形玻璃砖实验时将半圆形玻璃砖M M放在白纸上放在白纸上,使其底边使其底边aaaa与与OxOx轴轴重合重合,
19、且圆心恰好位于且圆心恰好位于O O点点,实验正确操作后实验正确操作后,移去玻璃砖移去玻璃砖,作作OPOP3 3连线连线,用圆规以用圆规以O O点点为圆心画一个圆为圆心画一个圆(如图中虚线所示如图中虚线所示),),此圆与此圆与AOAO线的交点为线的交点为B,B,与与OPOP3 3连线的交点为连线的交点为C C。测出测出B B点到点到x x、y y轴的距离分别为轴的距离分别为l1 1、d d1 1,C,C点到点到x x、y y轴的距离分别为轴的距离分别为l2 2、d d2 2。(1)(1)根据测出的根据测出的B B、C C两点到两坐标轴的距离两点到两坐标轴的距离,可知此玻璃折射率测量值的表达式可知
20、此玻璃折射率测量值的表达式n=_;n=_;(2)(2)该同学又用平行玻璃砖做实验如图乙所示。他在纸上正确画出玻璃砖的两个该同学又用平行玻璃砖做实验如图乙所示。他在纸上正确画出玻璃砖的两个界面界面aaaa和和bbbb后后,不小心碰了玻璃砖使它向不小心碰了玻璃砖使它向aaaa方向平移了少许方向平移了少许,如图所示。如图所示。则他测出的折射率将则他测出的折射率将_(_(选填选填“偏大偏大”“”“偏小偏小”或或“不变不变”)。【解析解析】(1)(1)设光线在设光线在x x轴上的入射角为轴上的入射角为i,i,折射角为折射角为r,r,玻璃砖的半径为玻璃砖的半径为R,R,根据数根据数学知识得学知识得:sini=,sinr=,:sini=,sinr=,则此玻璃折射率测量值的表达式为则此玻璃折射率测量值的表达式为:n=:n=1dR2dR21sinrdsinid。(2)(2)如图所示如图所示,左侧折射光线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图左侧折射光线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图,而右侧折射而右侧折射光线是作图时所采用的光路图光线是作图时所采用的光路图,通过比较发现通过比较发现,入射角和折射角没有变化入射角和折射角没有变化,由折射由折射率的定义式得知率的定义式得知,测得的折射率将不变。测得的折射率将不变。答案答案:(1)(1)(2)(2)不变不变21dd
