1、第四章光1光的折射1.理解光的折射定律，并能用来解释和计算有关问题.2.理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系.3.会用插针法测定玻璃的折射率.学习目标梳理教材夯实基础探究重点提升素养随堂演练逐点落实课时对点练内容索引NEIRONGSUOYIN1.光的反射(1)反射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的 时，一部分光会 到第1种介质的现象.(2)反射定律：反射光线与入射光线、法线处在 内，反射光线与入射光线分别位于 ；反射角 入射角.一、折射定律分界面返回法线的两侧等于梳理教材夯实基础同一平面2.光的折射(1)折射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的 时，一部分光会 第2种
2、介质的现象.(2)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 ；与 成正比，即 n12(式中n12是比例常数).(3)在光的折射现象中，光路是 的.分界面进入同一平面法线的两侧入射角的正弦折射角的正弦可逆1.定义光从真空射入某种介质发生折射时，与 之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，即n .2.折射率与光速的关系某种介质的折射率，等于光在 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 .3.理解由于cv，故任何介质的折射率n都 (填“大于”“小于”或“等于”)1.入射角的正弦真空大于二、折射率折射角的正弦1.判断下列说法的正误.(1)光从一种介质进入另
3、一种介质时，传播方向一定发生变化.()(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.()(3)介质的折射率越大，光在这种介质中传播速度越慢.()即学即用(4)由折射率的定义式n 得出，介质的折射率与入射角1的正弦成正比，与折射角2的正弦成反比.()2.一束光从真空进入某介质，方向如图1所示，则该介质的折射率为_，若光在真空中的传播速度为c，则光在该介质中的传播速度为_.图图1导学探究导学探究有经验的渔民叉鱼时，不是正对着看到的鱼去叉，而是对着所看到鱼的下方叉，这是为什么？答案从鱼上反射的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折
4、射光线的方向看去，就会觉得鱼变浅了，所以叉鱼时要对着所看到的鱼的下方叉.一、折射定律探究重点提升素养1.光的折射(1)光的方向：光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方向要发生变化.知识深化(2)光的传播速度：由v 知，光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定发生变化.注意：当光垂直界面入射时，光的传播方向不变，但这种情形也属于折射，光的传播速度仍要发生变化.(3)入射角与折射角的大小关系：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，当光从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.2.折射定律的应用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.(
5、2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角.例1光线以60的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直.(真空中的光速c3.0108 m/s)(1)画出折射光路图；答案见解析图解析光路图如图所示，其中AO为入射光线，OB为折射光线.(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度；(3)当入射角变为45时，折射角的正弦值为多大？(4)当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？答案不变解析不变，因为折射率是由介质和入射光频率共同决定的物理量，与入射角的大小无关.针对训练1(2019眉山市期末)真空中有一半径为R5 cm、球心为O、质量均匀
6、分布的玻璃球，其球心O的横截面如图2所示.一单色光束SA从真空以入射角1在玻璃球表面的A点射入玻璃球，又从玻璃球表面的B点射出.已知AOB120，该光在玻璃中的折射率为 ，光在真空中的传播速度c3108 m/s，求：(1)入射角1的值；图图2答案60解析设光在A点射入玻璃球时的折射角为2，根据几何关系可知折射角230代入数据解得160.(2)该光束在玻璃球中的传播时间t.答案51010 s解析设该光束在玻璃球中的传播速度为v，联立并代入数据解得t51010 s.导学探究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.请在表格基础上思考以下问题：二、折射率(1)随着入射角
7、的增大，折射角怎样变化？答案折射角增大.入射角1()折射角2()106.71.491.492013.31.501.493019.61.531.494025.21.591.515030.71.631.506035.11.711.517038.61.811.508040.61.971.51(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.入射角1()折射角2()106.71.491.492013.31.501.493019.61.531.494025.21.591.515030.71.631.506035.11.711.5170
8、38.61.811.508040.61.971.511.对折射率的理解(1)折射率n ，1为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角.(2)折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关，与介质的密度没有必然联系.知识深化(1)光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，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n都大于1.(2)某种介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越小.命题角度1折射率的理解例2如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越
9、大的介质A.折射角越大，表示这种介质对光的偏折作用越大B.折射角越大，表示这种介质对光的偏折作用越小C.折射角越小，表示这种介质对光的偏折作用越大D.折射角越小，表示这种介质对光的偏折作用越小解析根据折射定律n ，当光以同一入射角从真空向不同介质入射时，sin 1一定，n越大，sin 2就越小，2越小，说明光偏离原来的传播方向角度就越大，故C正确.例3边长为d的正方体透明介质置于真空中，其横截面ABCD如图3所示.有两束平行光、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：命题角度2折射率的计算图图3
10、(1)介质对光、的折射率；解析由题可知，光线、在真空中入射角均为60，作出光线、在介质中的光路图如图所示.根据几何关系可知，光线在介质中的折射角145，(2)光、到达C点的时间差.针对训练2两束平行的细激光束垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图4所示.已知其中一束光沿直线穿过玻璃，它的入射点是O，另一束光的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点.已知玻璃半圆截面的半径为R，OA ，OP R.求玻璃材料的折射率.图图4解析作出光路图如图所示.其中一束光沿直线穿过玻璃，可知O点为圆心.另一束光从A点沿直线进入玻璃，设在半圆面上的入射点为B，入射角为1，折射角为2，由几何关系可得：BPR，折
11、射角为：260.1.(对折射率的理解)(多选)关于折射率，下列说法正确的是A.根据 n12可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比B.根据 n12可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比C.根据n 可知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比D.同一频率的光由真空进入不同介质时，折射率与光在介质中的波长成 反比1234随堂演练逐点落实解析介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，选项A、B错误；由于真空中的光速c是个定值，故折射率n与传播速度v成反比，选项C正确；由于vf，当频率f一定时，速度v与波长成正比，又折射率n与速度v成反比，故折射
12、率n与波长也成反比，选项D正确.12342.(对折射定律的理解)(2019绵阳南山市中学高二月考)关于光的折射现象，下列说法正确的是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1234解析光从折射率大的介质射向折射率小的介质时，折射角大于入射角，选项A错误；折射率由介质本身和光的频率决定，与折射角的正弦值无关，选项B错误；12343.(折射定律的应用)(多选)(2019南充市期末)如图5所示，P、Q是两种透明材料制成的两块直角梯形的棱镜，叠合在一起组成一个长方体.某单色光沿与P的上表面成角的
13、方向斜射向P，其折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，已知材料的折射率分别为nP、nQ.则A.nPnQ，从Q的下表面射出的光线与入射到P 的上表面的光线平行B.nPnQ，从Q的下表面射出的光线与入射到P 的上表面的光线不平行C.若nPnQ，从Q的下表面射出的光线与下表面所夹的锐角一定小于D.若nPnQ，从Q的下表面射出的光线与下表面所夹的锐角一定大于图图51234解析如果光线从Q的下表面射出，光路图如图所示，1234由几何知识知，r1i2，当nPnQ，则得r2i1.则根据几何知识可知，从Q的下表面射出的光线与入射到P的上表面的光线平行；当nPi1.根据几何知识得).下列结论中正确的是A.在水中的传
14、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的折射率小D.水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大123456789 101112图图4可得折射率nanb，C正确，D错误；123456789 1011126.如图5所示，有一玻璃三棱镜ABC，顶角A为30，一束光线垂直于AB射入棱镜，从AC射出进入空气，测得出射光线与AC夹角为30，则棱镜的折射率为123456789 101112图图5解析顶角A为30，则光从AC面射出时，在玻璃中的入射角130.由于出射光线与AC的夹角为30，所以折射角260.123456789 1011127.(2019枣
15、庄八中东校区高二月考)现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，所以标志牌上的字特别醒目.这种“回归反光膜”是用球体反射元件制作的.如图6所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60.已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行.此玻璃的折射率为123456789 101112图图6解析如图所示，为光线在玻璃球内的光路图.A、C为折射点，B为反射点，作OD平行于入射光线，故AODCOD60，123456789 101112故C正确.8.如图7所示，直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上，BAC.从点光源S发出的细光束SO射
16、到棱镜的另一侧面AC上，适当调整入射光SO的方向，当SO与AC成角时，其折射光与镜面发生一次反射，从AC面射出后恰好与SO重合，则此棱镜的折射率为123456789 101112能力综合练图图7解析由题意可知，细光束SO经AC面折射后，折射光线垂直于BC，经平面镜反射后，从AC面射出来，则恰好与SO重合，123456789 101112123456789 101112图图8解析如图所示，光线1通过玻璃砖后不偏折.光线2在圆柱面上的入射角i60.123456789 101112由几何知识得：i60r30.10.如图9所示为直角三棱镜的截面图，一条光线平行于BC边入射，经棱镜折射后从AC边射出.已
17、知A60，光在真空中的传播速度为c.求：(1)该棱镜材料的折射率；图图9123456789 101112123456789 101112解析作出光路图如图所示.根据几何关系可知B30，所以60.又因为60，所以.又60，故30.(2)光在棱镜中的传播速度.123456789 10111211.如图10所示，一个小孩站在宽为6 m的河岸边，他的正对岸边有一树，树顶高出河面3 m，树的正下方河底有一石块，小孩向河面看去，同时看到树顶和石块的像，而且石块的像和树顶的像重合，若小孩眼睛离河面高为1.5 m，河水的折射率为 ，求河水的深度.123456789 101112图图10答案5.3 m12345
18、6789 101112由几何关系得1.5tan i3tan i6联立解得h5.3 m.12.(2018全国卷)如图11，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在123456789 101112图图11这个标记上，小标记位于AC边上.D位于AB边上，过D点作AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点作AB边的垂线交直线DF于E；DE2 cm，EF1 cm.求三棱镜的折射率.(不考虑光线在三棱镜中的反射)123456789 101112解析过D点作AB边的法线NN，连接OD，则ODN为O点发出的光线在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为，如图所示.式中n为三棱镜的折射率由几何关系可知60 EOF30 123456789 101112在OEF中有EFOEsin EOF由式和题给条件得OE2 cm根据题给条件可知，OED为等腰三角形，有30由式得本课结束更多精彩内容请登录：
