物理 第十三章 光 第1節(jié) 光的反射和折射 新人教版選修3-4

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1、物 理選修選修3-4 人教版人教版第十三章光光 情 景 切 入 我們生活在一個(gè)充滿光的世界。人類渴望光明，生物需要陽(yáng)光，人類的感覺器官接收到的信息中，有90%的是通過(guò)眼睛?，F(xiàn)在光學(xué)已經(jīng)成為物理學(xué)的重要組成部分，在生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用，光學(xué)是現(xiàn)代高科技領(lǐng)域中最前沿的科學(xué)之一。 知 識(shí) 導(dǎo) 航 本章講的光可分為兩部分即幾何光學(xué)和物理光學(xué)。幾何光學(xué)以光的直線傳播為基礎(chǔ)，主要討論了光的反射和折射現(xiàn)象中所遵循的基本規(guī)律反射定律和折射定律。物理光學(xué)研究光的本性，學(xué)習(xí)光的干涉、衍射、偏振、色散現(xiàn)象，從波的角度認(rèn)識(shí)光并討論一些與光的本性有關(guān)的實(shí)例。 本章的重點(diǎn)是光的折射定律，全反射概念及各種光路

2、圖的作法。難點(diǎn)是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)和全反射現(xiàn)象。 學(xué) 法 指 導(dǎo) 1本章始終貫穿一個(gè)模型“光線”，引入光線，能形象地表示出光的傳播路徑和方向，作出光路圖可以把光問(wèn)題轉(zhuǎn)化為幾何問(wèn)題，便于研究。 2本章主要通過(guò)光的現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，因此與前面機(jī)械波的知識(shí)聯(lián)系密切，是波動(dòng)的進(jìn)一步深化。 3學(xué)習(xí)前可首先復(fù)習(xí)機(jī)械波在傳播中的一些規(guī)律，如反射、折射、干涉、衍射等，學(xué)習(xí)中尤其要注意借鑒機(jī)械波的學(xué)習(xí)方法，但又要注意光與機(jī)械波還是有很大區(qū)別的，不要等同起來(lái)。本章采用多觀察、多實(shí)驗(yàn)、多探究的方法能取得較好的學(xué)習(xí)效果。第一節(jié)第一節(jié) 光的反射和折射光的反射和折射掌握光的反射和折射定律掌握光的反射和折射定律理解折射率的定

3、義及其與光速的關(guān)系理解折射率的定義及其與光速的關(guān)系能用光的折射定律解決相關(guān)問(wèn)題能用光的折射定律解決相關(guān)問(wèn)題1 1課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)2 2課內(nèi)探究課內(nèi)探究3 3素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升4 4課堂達(dá)標(biāo)課堂達(dá)標(biāo)5 5課時(shí)作業(yè)課時(shí)作業(yè)課課 前前 預(yù)預(yù) 習(xí)習(xí) 1概念 光線入射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，光的傳播方向發(fā)生改變，一部分光_的現(xiàn)象，叫做光的反射。 2光的反射定律 (1)反射光線和入射光線在_內(nèi)； (2)反射光線和入射光線分居在_； (3)反射角等于_。 3光路的特點(diǎn) 在反射現(xiàn)象中，光路是_的。光的反射光的反射返回原介質(zhì)返回原介質(zhì) 同一平面同一平面 法線兩側(cè)法線兩側(cè) 入射角入射角 可逆可逆 1折射現(xiàn)象 光從一種

4、介質(zhì)斜射進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向_的現(xiàn)象。光的折射和折射定律光的折射和折射定律改變改變 2折射定律折射定律(1)內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在_內(nèi)，折射光線與入射內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成_比。比。同一平面同一平面 正正 3光路的特點(diǎn) 在光的折射現(xiàn)象中，光路是_的?？赡婵赡?1定義 光從_射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，_的正弦與_的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率，簡(jiǎn)稱折射率。 3物理意義 是一個(gè)與介質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，反映介質(zhì)_的物理量。折射率折射率真空真空 入射角入射

5、角 折射角折射角 光學(xué)性質(zhì)光學(xué)性質(zhì) 真空真空 介質(zhì)介質(zhì) 大于大于1 判一判 (1)入射光線與反射光線在不同介質(zhì)中。() (2)入射光線與反射光線關(guān)于法線對(duì)稱。() (3)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向就會(huì)變化。() (4)若光從空氣中射入水中，它的傳播速度一定減小。() (5)介質(zhì)的密度越大，其折射率一定也越大。() (6)光從真空斜射入任何介質(zhì)時(shí)，入射角均大于折射角。() 選一選 下圖是光由空氣射入半圓形玻璃磚，再由玻璃磚射入空氣的光路圖，O點(diǎn)是半圓形玻璃磚的圓心，下列情況可能發(fā)生的是() 解析：光線在圓心處發(fā)生反射和折射，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；當(dāng)光從空氣進(jìn)入玻璃后，折射角小于入射角，當(dāng)光

6、從玻璃進(jìn)入空氣后，折射角大于入射角，故A錯(cuò)誤，D正確。D 想一想 有經(jīng)驗(yàn)的漁民叉魚時(shí)，不是正對(duì)著看到的魚去叉，而是對(duì)著所看到魚的下方叉，如圖所示。你知道這是為什么嗎？ 解析：從魚身上反射的光線由水中進(jìn)入空氣時(shí)，在水面上發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進(jìn)入人眼，人眼會(huì)逆著折射光線的方向看去，就會(huì)覺得魚變淺了，眼睛看到的是魚的虛像，在魚的上方，所以叉魚時(shí)要瞄準(zhǔn)像的下方，如圖所示。課課 內(nèi)內(nèi) 探探 究究 如圖所示，落山的太陽(yáng)看上去正好在地平線上，但實(shí)際上太陽(yáng)已處于地平線以下，觀察者的視覺誤差大小取決于當(dāng)?shù)卮髿獾臓顩r。造成這種現(xiàn)象的原因是什么？ 提示：光的折射探究一光的折射探究一光的折射 1光的方

7、向 光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般要發(fā)生變化(斜射)。并非一定變化，當(dāng)光垂直界面入射時(shí)，傳播方向就不發(fā)生變化。 2光的傳播速度 光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播速度一定發(fā)生變化，當(dāng)光垂直界面入射時(shí)，光的傳播方向雖然不變，但也屬于折射，因?yàn)楣鈧鞑サ乃俣劝l(fā)生了變化。 3入射角與折射角的大小關(guān)系 光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，折射角與入射角的大小關(guān)系不要一概而論，要視兩種介質(zhì)的折射率大小而定。當(dāng)光從真空斜射入介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角，當(dāng)光從介質(zhì)斜射入真空時(shí)，入射角小于折射角。特別提醒：特別提醒：(1)應(yīng)用折射定律和反射定律解題的關(guān)鍵是確定入射角和折射應(yīng)用折射定律和反射定律解題的關(guān)鍵是確

8、定入射角和折射角。畫出正確的光路圖是解題的必要前提。角。畫出正確的光路圖是解題的必要前提。(2)入射角、折射角、反射角均以法線為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定，注意法線與界面的區(qū)入射角、折射角、反射角均以法線為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定，注意法線與界面的區(qū)別。別。 解題指導(dǎo)：根據(jù)題意，正確作出光路圖，明確入射角、反射角、折射角間的關(guān)系是解答此題的關(guān)鍵。 解析：樹頂反射和石頭折射成像的光路圖如圖所示BC 不同介質(zhì)折射率不同，而它們的密度也往往不同，那么介質(zhì)的折射率與其密度有什么關(guān)系？是不是介質(zhì)的密度越大，其折射率就越大？ 提示：介質(zhì)的折射率與介質(zhì)的密度沒(méi)有必然的聯(lián)系，密度大，折射率未必大，如水和酒精，水的密度較大，但水的折射率較小

9、。探究二對(duì)折射率的理解探究二對(duì)折射率的理解 1關(guān)于正弦值 當(dāng)光由真空射入某種介質(zhì)時(shí)，入射角、折射角以及它們的正弦值是可以改變的，但正弦值的比值是一個(gè)常數(shù)。 2關(guān)于常數(shù)n 入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一個(gè)常數(shù)，但不同介質(zhì)具有不同的常數(shù)，說(shuō)明常數(shù)反映了該介質(zhì)的光學(xué)特性。B 解題指導(dǎo)：正確理解負(fù)折射率的含義，即折射光線與入射光線位于法線的同一側(cè)；n1又說(shuō)明入射角等于折射角的絕對(duì)值。CD 解析：介質(zhì)的折射率是一個(gè)表明介質(zhì)的光學(xué)特性的物理量，由介質(zhì)本身決定，與入射角、折射角無(wú)關(guān)。由于真空中光速是個(gè)定值，故n與v成反比正確，這也說(shuō)明折射率與光在該介質(zhì)中的光速是有聯(lián)系的，由vf，當(dāng)f一定時(shí)，v正比于

10、。n與v成反比，故折射率與波長(zhǎng)也成反比。素素 養(yǎng)養(yǎng) 提提 升升 解決光的折射問(wèn)題的常規(guī)思路和兩類典型的問(wèn)題 1常規(guī)思路 (1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖。 (2)利用幾何關(guān)系確定光路圖中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角均是與法線的夾角。 (3)利用折射定律、折射率公式列式求解。 2玻璃磚對(duì)光的折射問(wèn)題 常見的玻璃磚有半圓形玻璃磚和長(zhǎng)方形玻璃磚。對(duì)于半圓形玻璃磚若光線從半圓面射入，且其方向指向圓心，則其光路圖如圖甲所示，光線只發(fā)生一次偏折。對(duì)于兩個(gè)折射面相互平行的長(zhǎng)方形玻璃磚，其折射光路如圖乙所示，光線經(jīng)過(guò)兩次折射后，出射光線與入射光線的方向平行，但發(fā)生了側(cè)移。特別提醒：特別提醒：畫光路圖時(shí)應(yīng)注

11、意的問(wèn)題畫光路圖時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題(1)光路是可逆的。光路是可逆的。(2)垂直界面入射的光線，折射光線與入射光線在同一直線上。垂直界面入射的光線，折射光線與入射光線在同一直線上。(3)過(guò)半圓形玻璃磚圓心的光線在圓弧處不偏折。過(guò)半圓形玻璃磚圓心的光線在圓弧處不偏折。(多選)如圖所示，把用相同玻璃制成的厚度為d的正方體a和半徑亦為d的半球體b，分別放在報(bào)紙上，且讓半球的凸面向上。從正上方分別觀察a、b中心處報(bào)紙上的字，下面的觀察記錄中正確的是() Aa中的字比b中的字高 Bb中的字比a中的字高 C一樣高 Da中的字較沒(méi)有玻璃時(shí)的高，b中的字和沒(méi)有玻璃時(shí)的一樣AD 解析：如圖所示，放在b中的字反射的光線經(jīng)半球體向外傳播時(shí)，傳播方向不變，故人看到字的位置是字的真實(shí)位置。而放在a中的字經(jīng)折射，人看到的位置比真實(shí)位置要高。