湖北省丹江口市高中物理 第十三章 光 第一節(jié) 光的反射和折射 光的折射（2）課件 新人教版選修34

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1、 光的折射光的折射海市蜃樓海市蜃樓 光到底是什么？光到底是什么？1717世紀(jì)明確形成世紀(jì)明確形成了兩大對(duì)立學(xué)說(shuō)了兩大對(duì)立學(xué)說(shuō)牛頓牛頓惠更斯惠更斯微粒說(shuō)微粒說(shuō)波動(dòng)說(shuō)波動(dòng)說(shuō)1919世紀(jì)初證明了世紀(jì)初證明了波動(dòng)說(shuō)的正確性波動(dòng)說(shuō)的正確性由于波動(dòng)說(shuō)沒(méi)有由于波動(dòng)說(shuō)沒(méi)有數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及牛數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及牛頓的威望使得微頓的威望使得微粒說(shuō)一直占上風(fēng)粒說(shuō)一直占上風(fēng)1919世紀(jì)末光電效應(yīng)現(xiàn)象使得世紀(jì)末光電效應(yīng)現(xiàn)象使得愛(ài)因斯坦在愛(ài)因斯坦在2020世紀(jì)初提出了世紀(jì)初提出了光子說(shuō)：光具有粒子性光子說(shuō)：光具有粒子性這里的光子完全不同于牛頓所說(shuō)的這里的光子完全不同于牛頓所說(shuō)的“微粒微?！惫獾谋拘怨獾谋拘?光既具有波動(dòng)性，又具有粒子

2、性光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性 當(dāng)窄光束由空氣斜射向水面或者玻璃表面時(shí)，光的反射和當(dāng)窄光束由空氣斜射向水面或者玻璃表面時(shí)，光的反射和折射現(xiàn)象是怎樣的？下面的這副畫(huà)面，你能解釋它的拍攝光路折射現(xiàn)象是怎樣的？下面的這副畫(huà)面，你能解釋它的拍攝光路嗎？通過(guò)今天的學(xué)習(xí)后，你是不是明白了呢？嗎？通過(guò)今天的學(xué)習(xí)后，你是不是明白了呢？一、光的反射和折射：一、光的反射和折射：動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示1動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示2NN空氣玻璃irOAB特點(diǎn)：三線共面，分居特點(diǎn)：三線共面，分居法線法線兩側(cè)。兩側(cè)。界面法線入射光線折射光線入射角折射角 a反射角 1 1、現(xiàn)象：光從空氣射到玻璃上，在界面上現(xiàn)象：光從空氣射到玻璃上，在界面

3、上一部分光發(fā)生反射，回到空氣中；另一部分光一部分光發(fā)生反射，回到空氣中；另一部分光射入玻璃中，并改變了原來(lái)的傳播方向。射入玻璃中，并改變了原來(lái)的傳播方向。 2 2、定律、定律(1)(1)反射定律：反射光線與入射光線、法線在反射定律：反射光線與入射光線、法線在同一個(gè)平面內(nèi)，反射光線與入射光線分別位于同一個(gè)平面內(nèi)，反射光線與入射光線分別位于法線兩側(cè)，反射角等于入射角。法線兩側(cè)，反射角等于入射角。(2)(2)折射定律：折射定律：折射光線與入射光線、法線在折射光線與入射光線、法線在同一個(gè)平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于同一個(gè)平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線兩側(cè)，又稱(chēng)為法線兩側(cè)，又稱(chēng)為斯涅耳定律

4、斯涅耳定律 。（。（思考：折思考：折射角與入射角有什么關(guān)系呢？）射角與入射角有什么關(guān)系呢？） 一、光的反射和折射：一、光的反射和折射： 在初中已經(jīng)學(xué)過(guò)，折射光線在初中已經(jīng)學(xué)過(guò)，折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線位于法線的折射光線和入射光線位于法線的兩側(cè)，但是，入射角和折射角之兩側(cè)，但是，入射角和折射角之間究竟有什么定量關(guān)系呢？間究竟有什么定量關(guān)系呢？16211621年，荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳終于找到年，荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳終于找到了入射角和折射角之間的規(guī)律。了入射角和折射角之間的規(guī)律。 斯涅耳斯涅耳二、光的折射率：二、光的折射率：入射角入射角i1020

5、304050607080折射角折射角r6.613.219.525.430.735.338.841.1i / r1.511.511.541.571.631.701.801.95Sini/sinr1.511.501.501.501.501.501.501.50入射角的正弦跟折射角入射角的正弦跟折射角的正弦成正比的正弦成正比=n（n為常數(shù)）risinsin結(jié)論：即即：（思考：如果將玻璃換成其它介質(zhì)，入射角（思考：如果將玻璃換成其它介質(zhì)，入射角和折射角的正弦之比是否具有相同的結(jié)論？）和折射角的正弦之比是否具有相同的結(jié)論？）光從空氣進(jìn)入玻璃：光從空氣進(jìn)入玻璃：Sini/sinr1.511.501.501

6、.501.501.501.501.50入射角入射角i1020304050607080折射角折射角r6.613.219.525.430.735.338.841.1玻璃玻璃水水折射角折射角r7.514.922.128.935.240.64547.8Sini/sinr1.331.331.331.331.331.331.331.33金剛石金剛石折射角折射角r4.18.111.915.418.52122.922.924Sini/sinr2.422.432.422.422.412.422.412.42可看出：光從空氣（真空）進(jìn)入同一種介質(zhì)，總有入可看出：光從空氣（真空）進(jìn)入同一種介質(zhì)，總有入射角與折射角的

7、正弦之比相等（不同介質(zhì)比值不同）。射角與折射角的正弦之比相等（不同介質(zhì)比值不同）。思考：如果將玻璃換成其它介質(zhì)，入射角和折射角思考：如果將玻璃換成其它介質(zhì)，入射角和折射角的正弦之比是否具有相同的結(jié)論？的正弦之比是否具有相同的結(jié)論？1 1、折射定律：、折射定律：（1 1）折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)；（）折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)；（2 2）折射光線、入射光線在法線兩側(cè)；折射光線、入射光線在法線兩側(cè)；（3 3）1221sinsinn12空氣玻璃NNAOB入射角的正弦跟折射角的入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，如果用正弦成正比，如果用n n1212來(lái)來(lái)表示這個(gè)比例常數(shù)，就有：表示

8、這個(gè)比例常數(shù)，就有：二、光的折射率：二、光的折射率： 光從真空中進(jìn)入某種光從真空中進(jìn)入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)介質(zhì)發(fā)生折射時(shí), , 入射角的正弦和折射角的正弦之比入射角的正弦和折射角的正弦之比2 2、折射率、折射率: :1221sinsinn 光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，雖然入射角的正弦跟折射光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)角的正弦之比為一常數(shù)n n，但是對(duì)不同的介質(zhì)來(lái)說(shuō)，這個(gè)常數(shù)但是對(duì)不同的介質(zhì)來(lái)說(shuō)，這個(gè)常數(shù)n n是不同的，它是一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量。物理學(xué)中把是不同的，它是一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量。物理學(xué)中把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)光從真

9、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，入射角與折射角的正弦之比比n n，叫做這種介質(zhì)的叫做這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率絕對(duì)折射率。 研究表明，光在不同介質(zhì)的速度不同，這也是光發(fā)生折射研究表明，光在不同介質(zhì)的速度不同，這也是光發(fā)生折射的原因。的原因。 3 3、某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的傳播速度、某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的傳播速度c c跟光跟光在這種介質(zhì)中的傳播速度在這種介質(zhì)中的傳播速度v v之比即：之比即：vcn 所有介質(zhì)的折射率都大于所有介質(zhì)的折射率都大于1 1 。21sinsinn二、光的折射率：二、光的折射率：不同介質(zhì)的絕對(duì)折射率不同介質(zhì)的絕對(duì)折射率酒精酒精 1.36

10、金剛石金剛石 2.42玻璃玻璃 1.51.9 二硫化碳二硫化碳 1.63水晶水晶 1.55 水水 1.33乙醚乙醚 1.35 空氣空氣 1.00028 4 4、對(duì)于折射率應(yīng)從下面幾個(gè)層次來(lái)理解、對(duì)于折射率應(yīng)從下面幾個(gè)層次來(lái)理解 （1 1）、在光的折射現(xiàn)象中，折射角隨著入射角的變化）、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)。而變化，而兩角的正弦值之比是個(gè)常數(shù)。 （2 2）、對(duì)于不同的介質(zhì)，此常數(shù)的值是不同的）、對(duì)于不同的介質(zhì)，此常數(shù)的值是不同的n n是一是一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量。個(gè)反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量。 （3 3）、介質(zhì)的折射率是由介質(zhì)本身性質(zhì)決定的

11、）、介質(zhì)的折射率是由介質(zhì)本身性質(zhì)決定的, ,它取決它取決于光在介質(zhì)中傳播的速度。于光在介質(zhì)中傳播的速度。 二、光的折射率：二、光的折射率：ir空氣空氣水水三、光路是可逆的三、光路是可逆的 ：光若從介質(zhì)進(jìn)入真空，則光若從介質(zhì)進(jìn)入真空，則1 1 是指真空中的折射角是指真空中的折射角。注意：注意：本節(jié)小結(jié)：本節(jié)小結(jié)：1 1、折射定律：、折射定律：2 2、折射率：、折射率：(1)(1)、角度關(guān)系：、角度關(guān)系：=n=nrisinsinn=irsinsinn=VC ( (從真空進(jìn)入介質(zhì)）從真空進(jìn)入介質(zhì)）（從介質(zhì)進(jìn)入真空）（從介質(zhì)進(jìn)入真空）(1)(1)、共面、兩側(cè)、共面、兩側(cè)(2)(2)、方向關(guān)系：、方向關(guān)

12、系：risinsin(2)(2)、速度關(guān)系：、速度關(guān)系：n=3 3、物理學(xué)的研究方法：實(shí)驗(yàn)研究、物理學(xué)的研究方法：實(shí)驗(yàn)研究irir思考：光線從空氣中以入射角思考：光線從空氣中以入射角i i射在玻璃磚的射在玻璃磚的上表面上，穿過(guò)玻璃磚后，又射入空氣中。如上表面上，穿過(guò)玻璃磚后，又射入空氣中。如果玻璃磚的上下表面是平行的，求光線從玻璃果玻璃磚的上下表面是平行的，求光線從玻璃磚射出后的傳播方向的特點(diǎn)。磚射出后的傳播方向的特點(diǎn)。 單色光經(jīng)玻璃磚后，單色光經(jīng)玻璃磚后，側(cè)移而傳播方向不變側(cè)移而傳播方向不變 玻璃是一種透明介質(zhì)，光從空氣入射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

13、到玻璃的界面上會(huì)發(fā)生折射，如何把玻璃的折射率測(cè)出來(lái)？的折射率測(cè)出來(lái)？四、知識(shí)應(yīng)用四、知識(shí)應(yīng)用1 實(shí)驗(yàn)演示：測(cè)玻璃磚的折射率實(shí)驗(yàn)演示：測(cè)玻璃磚的折射率 實(shí)驗(yàn)器材：實(shí)驗(yàn)器材：玻璃磚、玻璃磚、 白白 紙、大頭針若干、紙、大頭針若干、鉛筆、直尺、量角器等。鉛筆、直尺、量角器等。 實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理：1、根據(jù)折射率的定義：根據(jù)折射率的定義： 要測(cè)折射率，必須知道與一個(gè)折射現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的折射要測(cè)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。角和入射角。空氣空氣玻璃玻璃 i=? r=?界面界面法線法線rinsinsin 實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)過(guò)程（演演示示）：）：四、知識(shí)應(yīng)用四、知識(shí)應(yīng)用2 觀察水中的魚(yú)觀察水中的

14、魚(yú) 假設(shè)地球表面不存在大氣層假設(shè)地球表面不存在大氣層, ,那么人們那么人們觀察到的日出時(shí)刻與存在大氣層的情況相觀察到的日出時(shí)刻與存在大氣層的情況相比：比： A. A.將提前將提前 B.B.將延后將延后 C. C.在某些地區(qū)將提前在某些地區(qū)將提前, ,在另一些地區(qū)將在另一些地區(qū)將延延 后后 D.D.不變不變四、知識(shí)應(yīng)用四、知識(shí)應(yīng)用3 大氣對(duì)光的折射大氣對(duì)光的折射(演示演示) 例例1 1：光線以：光線以3030的入射角從玻璃射向空的入射角從玻璃射向空氣，它的反射光線與折射光線成氣，它的反射光線與折射光線成90 90 夾角，夾角，則玻璃的折射率為則玻璃的折射率為 ？ri玻璃玻璃空氣空氣 3五、例題與

15、練習(xí)五、例題與練習(xí) 光在某種介質(zhì)中的傳播速度是光在某種介質(zhì)中的傳播速度是2.1222.12210108 8m/sm/s，當(dāng)光線以，當(dāng)光線以3030入射角入射角由該介質(zhì)射入空氣時(shí)，折射角為多少？由該介質(zhì)射入空氣時(shí)，折射角為多少？例例2 2：45練習(xí)：練習(xí)：1 1、光線從空氣中射入折射率為、光線從空氣中射入折射率為4/34/3的水中，已的水中，已知光線與水平面夾角為知光線與水平面夾角為3737度，求光在水中的折度，求光在水中的折射角為多少？速度為多少？射角為多少？速度為多少？(sin37=0.6,sin53=0.8)(sin37=0.6,sin53=0.8)2 2、如圖所示，三棱鏡的頂角是、如圖所示，三棱鏡的頂角是3030度，光線從度，光線從ABAB面垂直射入，由面垂直射入，由ACAC面射出，測(cè)得出射光線與入射面射出，測(cè)得出射光線與入射光線的夾角為光線的夾角為3030度，則該三棱鏡的折射率為多少？度，則該三棱鏡的折射率為多少？光在玻璃中的速度為多少？光在玻璃中的速度為多少？3 3、在一個(gè)寬、在一個(gè)寬60cm60cm，深度為，深度為40cm40cm的玻璃水槽中裝的玻璃水槽中裝滿水，一條光線挨著槽壁上沿射入水中，剛好折滿水，一條光線挨著槽壁上沿射入水中，剛好折射到槽底部中間射到槽底部中間O O點(diǎn)，則光線射入的入射角是幾點(diǎn)，則光線射入的入射角是幾度？度？