1、第十三章1光的反射和折射知识内容光的反射和折射考试要求必考加试c课时要求1.知道光在反射和折射时的光路可逆.2.掌握光的反射和折射定律.3知道折射率的定义和表达式，以及折射率的决定因素.4.知道测定玻璃折射率的原理、方法、步骤，会画光路图，能计算折射率以及折射率的平均值，知道实验误差产生的原因和减小误差的方法.内容索引知识探究题型探究达标检测知识探究一、反射定律和折射定律一、反射定律和折射定律导学探究导学探究如图1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刻度的圆心重合，将激光笔对准圆心照射，会观察到答案图1激光笔发出的一束光照射到玻璃砖表面后被分成了两束光请在
2、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，观察到三条光线与法线的夹角有什么关系？答案答案如图所示，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对光的反射和折射的理解1.光的反射(1)反射现象：光从第1种介质射到它与第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.(3)在光的反射现象中，光路是 的.知识梳理知识梳理分界面同一平面返回法线的两侧等于可逆2.光的折射(1)光的折射现象光从第1种介质射到它与第2种介质的 时，一部分光 第2种介质并 的
3、现象，称为光的折射现象.(2)折射定律(如图2所示)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.图2分界面进入改变传播方向同一平面法线的两侧入射角的正弦折射角的正弦可逆即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)在光的反射和折射现象中光路是可逆的.()(2)光从空气射入水中时，入射角发生变化，折射角和反射角都发生变化.()(3)入射光线、反射光线与法线必共面.()(4)光由一种介质进入另一种介质时，增大入射角，折射角一定增大，入射角与折射角成正比.()二、折射率二、折射率导学探究导学探究如表所
4、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：入射角i()折射角r()i/rsin i/sin r106.71.501.492013.31.501.493019.61.531.49答案4025.21.591.515030.71.631.506035.11.711.517038.61.811.508040.61.971.51(1)随着入射角的增大，折射角怎样变化？答案答案折射角增大.答案(2)当入射角与折射角发生变化时，有没有保持不变的量？答案答案入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不变.1.折射率(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，与_
5、 之比，叫做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 .2.对折射率n的理解(1)由于cv，故任何介质的折射率n都 (填“大于”“小于”或“等于”)1.知识梳理知识梳理入射角的正弦折射角的正弦真空大于(2)折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由 和光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小 .(3)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.(4)介质的折射率与介质的密度没有必然联系.介质本身无关判断下列说法的正误.(1)光由空气
6、射入某介质时折射角大于入射角.()(2)光在水中的传播速度比在真空中的传播速度小.()(3)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.()(4)介质的折射率由介质的性质决定，与入射角和折射角无关.()(5)任何介质的折射率都大于1.()即学即用即学即用三、实验：测定玻璃的三、实验：测定玻璃的折射率折射率1.实验原理用插针法确定光路，找出与入射光线相应的出射光线，就能在玻璃砖中画出对应的折射光线，从而可以测出一组对应的入射角和折射角，根据折射定律，便可求出玻璃的折射率.2.实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉(34枚)、量角器、直尺、铅笔.3.
7、操作步骤(1)把白纸用图钉钉在木板上.(2)沿玻璃砖的一个面画一条直线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1适当大些.如图3所示.图3(3)在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa重合.(4)沿玻璃砖的另一侧面画一条直线bb.(5)在玻璃砖的bb一侧白纸上竖直地立一枚大头针P3，调整视线，同时移动大头针P3的位置，当P3恰好能同时挡住玻璃砖aa一侧所插的大头针P1、P2的像时，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P3本身，同时也能挡住P1、P2的像.
8、(7)记下P3、P4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，OO就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为2.(8)用量角器量出入射角1和折射角2的大小.(9)改变入射角1，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.题型探究利用反射定律和折射定律解题时，首先以光线为工具画出光路图，然后由折射定律、反射定律及几何规律列方程求解相关问题.例例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；一、
9、反射定律和折射定律的应用答案答案见解析图解析解析光路图如图所示，其中AO为入射光线，OB为折射光线.答案解析(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度；答案解析答案答案(3)当入射角变为45时，折射角的正弦值等于多大？答案解析答案答案解析解析当入射角为45时，介质折射率不变(4)当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？答案解析答案答案不变解析解析不变化，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.二、折射率的理解和计算解决光的折射问题的常规思路：(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、折射角均是与法线的夹角.(3)
10、利用折射定律、折射率公式列式求解.例例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.求该玻璃材料的折射率.答案解析图4解析解析画出光路图如图所示.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，在半圆面上的入射点为B，设入射角为1，折射角为2，由几何关系可得：由余弦定理知：BPR，折射角为：260.由折射定律得玻璃的折射率为：无论光从玻璃射向空气还是从空气射向玻璃，在表示介质的折射率时，一定是空气中的光
11、线和法线的夹角的正弦与介质中的光线和法线的夹角的正弦的比值，也就是说介质的折射率一定大于1.归纳总结归纳总结三、测定玻璃的折射率测定玻璃折射率的基本思路：(1)确定一条从空气斜射入玻璃(或者从玻璃斜射入空气)的光路.(2)通过作图确定入射角和折射角.(3)由折射率的定义式n计算出玻璃的折射率.答案解析例例3 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，在纸上标出大头针的位置和三棱镜轮廓，如
12、图5所示.(1)在图上画出所需的光路图.图5答案答案见解析解析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.答案解析(2)为了测出该三棱镜的折射率，需要测量的物理量是_，在图上标出它们.答案答案见解析解析解析在所画的图上画出虚线部分，并注明入射角1和折射角2，用量角器量出1和2(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度).答案解析(3)计算折射率的公式是n_.答案答案见解析1.测玻璃的折射率，不管什么方案都要设法画出入射光线经过介质后的出射光线，然后由入射点O和出射点O画出
13、光线在介质中的折射光线OO.2.棱镜的形状对实验结果无影响.归纳总结归纳总结达标检测1.(多选)一束光从介质1进入介质2，方向如图6所示，下列对于1、2两种介质的光学属性的判断正确的是A.介质1的折射率小B.介质1的折射率大C.光在介质1中的传播速度大D.光在介质2中的传播速度大1234答案图62.(多选)(2016苍南高二检测)根据图7中的漫画，判断下列说法中正确的是A.人看到的是鱼的实像，位置变浅了些B.人看到的是鱼的虚像，位置变浅了些C.鱼看到的是人的实像，位置偏低了些D.鱼看到的是人的虚像，位置偏高了些解析1234图7答案解析解析人看到的是鱼发出的光线经过水面折射后进入人眼，射入人眼的
14、光线的反向延长线相交后形成的虚像，光线从水射向空气中时，折射角大于入射角，作出从鱼S1发出的两条光路，将折射光线反向延长，得到的交点为人所看到的鱼的虚像S1，如图所示，可以看出虚像的位置变浅了，B正确，A错误；同理，鱼看到的是人发出的光线经过水面折射形成的虚像，根据光路可逆原理，鱼看到人的虚像的位置偏高了，D正确，C错误.12343.(2016瑞安中学高二第二学期期中)如图8甲所示，在利用三棱镜测量玻璃折射率的实验中，两位同学正确完成相关操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出).为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线，如图乙、丙所示.在图中能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图_(选填“乙”或“丙”)，所测玻璃折射率的表达式n_(用代表线段长度的字母ED、FG表示).答案1234图8丙4.如图9所示，ABC为直角三角形三棱镜的横截面，ABC30.有一细光束MN射到AC面上，且MN与AC的夹角也为30，该光束从N点进入棱镜后再经BC面反射，最终从AB面上的O点射出，其出射光线OP与BC面平行.(1)作出棱镜内部的光路图(不必写出作图过程)；1234答案解析图9答案答案见解析图解析解析光路图如图所示：(2)求出此棱镜的折射率.1234答案解析因为1460，所以32.又由几何关系知2360，所以330.
