寧夏銀川市高中物理 第十三章 光 第1節(jié) 光的反射和折射課件 新人教版選修3-4.ppt

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光到底是什么 17世紀(jì)明確形成了兩大對(duì)立學(xué)說 牛頓 惠更斯 微粒說 波動(dòng)說 19世紀(jì)初證明了波動(dòng)說的正確性 由于波動(dòng)說沒有數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及牛頓的威望使得微粒說一直占上風(fēng) 19世紀(jì)末光電效應(yīng)現(xiàn)象使得愛因斯坦在20世紀(jì)初提出了光子說 光具有粒子性 這里的光子完全不同于牛頓所說的 微粒 生活中的光現(xiàn)象 海市蜃樓 第十三章光 第1節(jié)光的反射和折射 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道光的反射定律 并能解釋生活中的反射現(xiàn)象 2 知道折射定律的內(nèi)容 掌握折射定律的公式 3 會(huì)熟練做出折射光路圖 并能用折射定律解釋有關(guān)的光現(xiàn)象和有關(guān)的計(jì)算 4 理解折射率概念 知道折射率與光速的關(guān)系 掌握折射率的決定式 5 知道光路是可逆的 并能用來處理有關(guān)的問題 當(dāng)光束由空氣斜射向玻璃表面時(shí) 入射光束在界面上將發(fā)生那些光現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)演示 光從空氣射到玻璃上 在界面上一部分光束發(fā)生反射 回到空氣中 另一部分光束射入玻璃中并改變了原來的傳播方向 發(fā)生了折射 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 1 反射定律 反射光線與入射光線 法線處于同一平面內(nèi) 反射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè) 反射角等于入射角 一 光的反射 2 常見的反射現(xiàn)象 二 光的折射 1 折射現(xiàn)象 光從一種介質(zhì)射入到另一介質(zhì)時(shí)傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象 叫做光的折射 2 入射角 入射光線和法線的夾角 如圖i 折射角 折射光線和法線的夾角 如圖r 入射角跟折射角之間究竟有什么關(guān)系呢 實(shí)驗(yàn)演示一 將半圓形玻璃磚放在適當(dāng)位置 打開激光演示儀 讓激光器發(fā)出的一束激光照在半圓形透明玻璃磚的直面上 改變?nèi)肷浣?讓學(xué)生觀察折射角 入射角的變化情況 觀看實(shí)驗(yàn)視頻 入射角跟折射角之間究竟有什么關(guān)系呢 討論與分析 1 觀察 隨著入射角增大 折射角如何變化 2 猜想 入射角 折射角的變化有什么數(shù)學(xué)規(guī)律 可能的猜想方向 入射角與折射角是成正比例增加 還是成平方 成平方根的增加 還是其他關(guān)系 折射角與入射角之間確切的定量關(guān)系究竟是怎樣的呢 入射角跟折射角之間究竟有什么關(guān)系呢 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 二 光的折射 3 折射定律 折射光線與入射光線 法線處在同一平面內(nèi) 折射光線與入射光線分別位于法線兩側(cè) 入射角和折射角的正弦成正比 4 定義式 科學(xué)的足跡 對(duì)于光的折射現(xiàn)象 人類早在公元140年就進(jìn)行了測量 直到1621年 才由荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅爾找到了折射角與入射角之間的這種定量關(guān)系 可見 發(fā)現(xiàn)或總結(jié)一個(gè)物理規(guī)律需要堅(jiān)強(qiáng)的毅力和持之以恒的科學(xué)精神 因此 折射定律又叫斯涅爾定律 如果光束沿著原來折射光線逆向射到界面上 光束折射后 就會(huì)沿著原來的入射光線方向傳播 在折射現(xiàn)象中 光路也是可逆的 光路可逆原理 當(dāng)光從空氣 光疏介質(zhì) 斜射入水 光密介質(zhì) 時(shí) 折射角小于入射角 當(dāng)光從水 光密介質(zhì) 斜射入空氣 光疏介質(zhì) 折射角大于入射角 三 折射率 1 定義 物理學(xué)中把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí) 入射角與折射角的正弦之比n 叫做這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率 研究表明 光在不同介質(zhì)的速度不同 這也正是光發(fā)生折射的原因 2 物理意義 反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量 即反映介質(zhì)對(duì)光的偏折作用大小 折射率越大 對(duì)光的偏折程度越明顯 反之越弱 真空本身的折射率n 1 幾種介質(zhì)的折射率 三 折射率 3 折射率與光速的關(guān)系 1 某種介質(zhì)的折射率 等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比 即 3 真空的折射率為1 其余介質(zhì)的折射率都大于1 折射率無單位 2 決定式 1 在光的折射現(xiàn)象中 折射角隨著入射角的變化而變化 而兩角的正弦值之比是個(gè)常數(shù) 即n與i和r均無關(guān)2 對(duì)于不同的介質(zhì) 折射率的值是不同的 3 介質(zhì)的折射率是由介質(zhì)本身性質(zhì)決定的 它取決于光在介質(zhì)中傳播的速度 4 由于不同頻率的色光在同一種介質(zhì)中傳播速度不同 紅光的傳播速度最大 折射率最小 紫光的傳播速度最小 折射率最大 對(duì)于折射率應(yīng)從下面幾個(gè)層次來理解 1 鉛筆彎折之謎 空氣 水 A A 界面 四 利用光的折射解釋實(shí)際問題 2 水中硬幣 硬幣 空氣 水 人在水上看到物體像 比實(shí)際物體位置偏上 感覺水比較淺 四 利用光的折射解釋實(shí)際問題 由于光的折射 水中物體的位置看起來比實(shí)際位置要高些 3 漁民叉魚 漁民怎樣才能叉到魚 四 利用光的折射解釋實(shí)際問題 空氣 水 界面 A A 從水中看水面上的物體 物體比實(shí)際的高度要高 四 利用光的折射解釋實(shí)際問題 假設(shè)地球表面不存在大氣層 那么人們觀察到的日出時(shí)刻與存在大氣層的情況相比 A 將提前B 將延后C 在某些地區(qū)將提前 在另一些地區(qū)將延后D 不變 B 應(yīng)用分析 典例分析 例1 光線以30 的入射角從玻璃射向空氣 它的反射光線與折射光線成90 夾角 則玻璃的折射率為 例2 已知光在某介質(zhì)中的傳播速度是2 122 108m s 當(dāng)光線由該介質(zhì)射入空氣時(shí) 入射光與介質(zhì)界面的夾角為60 求 此時(shí)的折射角為多少 典例分析 由 1 2 兩式解得 為在空氣中光線 法線間的夾角為在介質(zhì)中光線與法線間的夾角30 所以 例3 如圖一個(gè)儲(chǔ)油桶的底面直徑與高均為d 當(dāng)桶內(nèi)沒有油時(shí) 從某點(diǎn) 恰能看到桶底邊緣的某點(diǎn) 當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時(shí) 仍沿 方向看去 恰好看到桶低上的點(diǎn)C 兩點(diǎn)距離d 4 求油的折射率和光在油中傳播的速度 G 典例分析 O 因底面直徑和桶高相等 由此可知 AOF ABG 450 又 OD 2CD 油的折射率 光在油中的傳播速度 解 結(jié)束 問題 玻璃是一種透明介質(zhì) 光從空氣入射到玻璃的界面上會(huì)發(fā)生折射 如何把玻璃的折射率測出來 實(shí)驗(yàn) 測玻璃磚的折射率 一 實(shí)驗(yàn)器材 玻璃磚 白紙 大頭針若干 鉛筆 直尺 量角器 二 實(shí)驗(yàn)原理 根據(jù)折射率的定義 要測折射率 必須知道與一個(gè)折射現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的折射角和入射角 空氣 玻璃 i r 界面 法線 三 實(shí)驗(yàn)步驟 1 鋪紙 將白紙用圖釘固定在木板上 2 在白紙上畫一條線aa 作為界面 過aa 上的一點(diǎn)O 作為入射點(diǎn) 畫法線N N 并畫AO作為入射光線 3 把玻璃磚放在白紙上 使它的一邊與aa 對(duì)齊 確保O為實(shí)際入射點(diǎn) 確定 如何確定 聯(lián)想驗(yàn)證平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)中記錄力的方向 玻璃磚的另一界面bb 確保出射點(diǎn)準(zhǔn)確 步驟 邊聽邊模仿 插針法 步驟 邊聽邊模仿 4 在直線AO上豎直插大頭針P1 P2 透過玻璃磚觀察大頭針P1 P2的像 調(diào)整視線讓P2擋住P1的像 再在另一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P3 P4 使P3擋住P1 P2的像 P4擋住P3 P2 P1的像 記下P3 P4位置 5 移去大頭針和玻璃磚 過P3 P4所在處作直線DC與bb 交于o 作為實(shí)際出射點(diǎn) 直線O D代表沿AO方向的入射光通過玻璃磚后的傳播方向 6 連接OO 入射角i AON 折射角r NOO 用量角器量出入射角和折射角 求出對(duì)應(yīng)的正弦值 記錄在表格中 7 用上述方法求出入射角分別為300 450 600時(shí)的折射角 查出它們的正弦值 填入表格中 8 算出不同入射角時(shí)的入射角與折射角的正弦比值 最后求出幾次實(shí)驗(yàn)的平均值為折射率 四 注意事項(xiàng) 1 入射角一般取15o 75o為宜 太小 相對(duì)誤差大 太大 使折射光線弱 不易觀察 2 插針要豎直 且間距適當(dāng)大些 精確確定光路 3 插針法實(shí)驗(yàn) 玻璃磚不能動(dòng) 移動(dòng)會(huì)改變光路圖 4 確定邊界線時(shí)嚴(yán)禁把玻璃磚當(dāng)尺子用 損壞玻璃磚 畫邊界線時(shí)描兩點(diǎn)確定邊界線 5 玻璃磚寬度在5cm以上 讓折射光線長點(diǎn)以減小誤差 五 數(shù)據(jù)處理 1 計(jì)算法 量角度計(jì)算 2 作圖法 畫一個(gè)圓與入射 折射光線相交于A E兩點(diǎn) 從交點(diǎn)作兩條與法線垂直的線段 量出兩條線段長度 課堂小結(jié) 光的反射和折射 反射 折射 干涉 衍射 波 光波 光電效應(yīng) 粒子 光子 光的波粒二象性 1 光的實(shí)質(zhì) 4 實(shí)驗(yàn) 測定玻璃磚的折射率 點(diǎn) 線 角 率 光的反射定律 同介質(zhì) 共面 異側(cè) 等大小 光的折射定律 兩介質(zhì) 共面 異側(cè) 不等大 3 折射率 光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí) 入射角的正弦與折射角的正弦之比 定義式 決定式 2 光的反射和折射定律 物理意義 反應(yīng)光線從真空折射到另一介質(zhì)時(shí)光線折射程度的物理量