高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 光的折射授课课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 光的折射授课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了光的折射，折射定律，进入第2种介质，入射光线，折射光线，同一平面内，成正比，折射率，光学性质，大于1等内容，欢迎下载使用。
①物理观念：掌握光的折射定律．知道光的全反射现象及其产生的条件．初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用．观察光的干涉、衍射和偏振现象，了解这些现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用．知道光是横波．
②科学思维：会测量材料的折射率．能举例说明激光技术在生产生活中的应用．③科学探究：通过实验，理解光的折射定律．通过实验，了解激光的特性．会用双缝干涉实验测量光的波长．
④科学态度与责任：演示光沿水柱(或弯曲的玻璃柱)的传播．通过查资料，了解光缆的结构，分析光的全反射在光纤中是如何进行的．演示双缝干涉和单缝衍射现象，观察双缝干涉和单缝衍射图样，并以此说明光具有波的性质．利用生活中的器材设计实验，观察光的薄膜干涉现象，讨论薄膜干涉的原因．通过调查研究，收集光的偏振现象应用的实例．观看3D电影，查阅资料，了解3D电影的原理．
本章通过光的干涉、衍射等现象来论证光具有波动性，增强学生的证据意识，提升科学论证能力．本章重点　①知道光的折射、全反射、折射率等概念；②会根据光的折射定律、全反射等知识进行几何光学计算；③知道光的干涉、衍射和偏振现象发生的条件．本章难点　①结合数学中的几何知识分析几何光学问题；②会测量光的折射率；③会用双缝干涉实验测量光的波长．
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光的折射和折射定律.
1．在光的反射和折射中如果逆着反射光线或折射光线的方向射入，出射光线会沿什么方向？【答案】出射光线会沿原入射光线的方向射出，因为在光的反射和折射中光路是可逆的．2．入射角和折射角哪一个较大？【答案】没有前提条件，无法确定．
(多选)关于光的反射与折射，下列说法正确的是(　　)A．光发生反射时，光的传播方向不一定改变B．光发生反射时，光的传播方向可能偏转90°C．光发生反射时，光的传播方向一定改变D．光发生折射时，一定伴随着反射现象【答案】BCD　【解析】发生反射时，光的传播方向一定发生改变，且可以改变90°，故A错误，B、C正确；发生折射时，一定伴随着反射现象，但有反射现象，不一定有折射现象，故D正确．
1．物理意义反映介质的_________的物理量．2．定义光从________射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，即________＝n.
3．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＝________.4．特点任何介质的折射率都________．
【答案】不可以．折射率n由介质的性质和光的颜色决定，与入射角θ1和折射角θ2无关．2．光在折射率大的介质中传播速度越大还是越小？
一束光由空气射入某介质时，入射光线与反射光线间的夹角为90°，折射光线与反射光线间的夹角为105°，则该介质的折射率n＝________，光在该介质中的传播速度v＝________c．(c为真空中的光速)
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如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况．
问题(1) 光在任何情况下均沿直线传播吗？(2) 造成这种现象的原因是什么？【答案】(1)不是．　(2)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，传播方向一般要发生变化．当光垂直界面入射时，传播方向不发生变化．2．光的传播速度光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定发生变化，当光垂直界面入射时，光的传播方向虽然不变，但也属于折射，因为光传播的速度发生了变化．
3．入射角与折射角的大小关系光从一种介质进入另一种介质时，折射角与入射角的大小关系不要一概而论，要视两种介质的折射率大小而定．当光从真空斜射入介质时，入射角大于折射角，当光从介质斜射入真空时，入射角小于折射角．
特别提醒：(1)应用折射定律和反射定律解题的关键是确定入射角和折射角．画出正确的光路图是解题的必要前提．(2)入射角、折射角、反射角均以法线为标准来确定，注意法线与界面的区别．素养点评：本探究通过对光的折射的理解，培养“科学思维”素养．
对光的折射的理解精练1　(多选)如图所示，虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法正确的是(　　)A．bO可能是入射光线B．aO可能是入射光线C．cO可能是入射光线D．Ob可能是反射光线
【答案】BD　【解析】由于反射角等于入射角，入射光线、反射光线关于法线对称，所以aO、Ob应是入射光线或反射光线，PQ是法线．又因为反射光线、折射光线都不与入射光线位于法线同侧，所以aO是入射光线，Ob是反射光线，Oc是折射光线，故B、D正确．
1．在反射、折射现象中，光路都是可逆的．2．光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化，但并非一定要变化；当光垂直分界面入射时，光的传播方向就不会变化．
不同介质折射率不同，而它们的密度也往往不同．问题(1) 介质的折射率与其密度有什么关系？(2) 是不是介质的密度越大，其折射率就越大？【答案】(1) 介质的折射率与介质的密度没有必然的联系．(2) 密度大，折射率未必大，如水和酒精，水的密度较大，但水的折射率较小．
1．关于正弦值当光由真空射入某种介质时，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但正弦值的比值是一个常数．2．关于常数n入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数，但不同介质具有不同的常数，说明该常数反映了介质的光学特性．
素养点评：本探究通过对“折射率”的理解，培养“科学思维”素养．
对折射率的理解精练2　(多选)有一束单色光从介质A射入介质B，再由介质B射入介质C，如图所示．根据图中所给的情况判断，下列说法正确的是(　　)A．介质B的折射率最大B．介质C的折射率最大C．光在介质B中的速度最大D．光在介质C中的速度最大
【答案】BC　【解析】光线由介质A进入介质B时，根据光路图可知，A的折射率大于B的折射率；光由介质B进入介质C时，根据光路图可知，B的折射率小于C的折射率．所以介质B的折射率最小，光在其中传播的速度最大．光在介质中的折射角越小，光在此介质中的传播速度越小．故B、C正确．
【答案】CD　【解析】介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量，由介质本身决定，与入射角、折射角无关．由于真空中光速是个定值，故n与v成反比，C正确，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的．由v＝λf，当f一定时，v正比于λ.n与v成反比，故折射率与波长λ也成反比，故D正确．
1．折射率的定义式中θ1为真空(空气)中的光线与法线的夹角，不一定是入射角；θ2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定是折射角．2．介质的折射率与介质的密度没有必然的联系．密度大，折射率未必大，如水和酒精，水的密度较大，但水的折射率较小．
实验：测量玻璃的折射率
三、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔．四、实验步骤1．如图所示，把白纸用图钉钉在木板上．在白纸上画一条直线aa′作为玻璃砖的上界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa′的法线NN′.
2．把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟aa′严格对齐，并画出玻璃砖的另一个长边bb′.3．在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2．4．眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，在眼睛这侧沿视线方向插上大头针P3，使它把P1、P2挡住．
5．用同样的方法在玻璃砖的bb′一侧再插上大头针P4，使P4能同时挡住P3本身和P1、P2的虚像．记下P3、P4的位置，移去玻璃砖和大头针．过P3、P4引直线O′B与bb′交于O′点，连接O、O′两点，OO′就是入射光AO在玻璃砖内的折射光线的方向．入射角i＝∠AON，折射角r＝∠O′ON′.6．用量角器量出入射角i和折射角r.从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记录在自己设计的表格里．
五、注意事项1．玻璃砖的上折射面必须与直线aa′严格对齐，才能准确地确定法线，准确地画出入射角和折射角．2．实验时，尽可能将大头针竖直地插在纸上，且P1和P2之间、P2和O之间、P3和P4之间、P3和O′之间距离要稍大一些．重合的时候要看玻璃砖里面的像，而不是看玻璃砖上面的大头针的头部．3．入射角i应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜过大，在操作时，手不能触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能用玻璃砖的界面代替直尺画界线．4．在实验的过程中玻璃砖与白纸的位置都不能改变．
(1)在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与OO′(或OO′的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长，如图所示．
实验原理和操作精练4　小花在做“测定玻璃的折射率”的实验中，先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，插上大头针P3、P4，如图所示，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，用“＋”表示大头针的位置．图中AO表示经过大头针P1和P2的光线，该光线与界面aa′交于O点，NN′表示法线．
(1)请将光路图画完整，并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角θ1和折射角θ2．(2)该玻璃砖的折射率可表示为n＝________.(用θ1和θ2表示)(3)确定P3位置的方法是____________.
(4)对实验中的现象，下面说法正确的是________．A．大头针应垂直于纸面插上B．此实验可以不用量角器C．如果玻璃砖aa′和bb′不平行，则无法用此方法测量折射率D．如果入射角太大，则折射光线会在玻璃砖内表面发生全反射，而使实验无法进行
【解析】(1)由于P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，故通过P1、P2的光线折射后通过P3、P4，作出光路图如图所示．
(3)在另一侧透过玻璃砖观察，插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像．
变式4　小张同学利用“插针法”测定玻璃的折射率．(1)小张将玻璃砖从盒子拿出放到白纸上，图示操作较为规范且合理的是________．(2)小张发现玻璃砖上下表面不一样，一面是光滑的，一面是磨砂的，小张要将玻璃砖选择__________(填“磨砂的面”或“光滑的面”)与白纸接触的放置方法进行实验较为合理．
(3)小张正确操作插好了4枚大头针，如图所示，请帮助小张画出正确的光路图．然后进行测量和计算，得出该玻璃砖的折射率n＝________(保留3位有效数字)．
【答案】(1)B　(2)磨砂的面　(3)图见解析　1.53
【解析】(1)玻璃砖的光学面不能用手直接接触，接触面的污渍会影响接触面的平整，进而影响折射率的测定，故B正确．(2)为了不影响观察实验，应使得磨砂面接触纸面．(3)光路图如图所示．
数据处理与误差分析精练5　某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图所示)．实验的主要过程如下：
A．把白纸用图钉钉在木板上，在白纸上作出直角坐标系xOy，在白纸上画一条线段AO表示入射光线．B．把半圆形玻璃砖M放在白纸上，使其底边aa′与x轴重合．
C．用一束平行于纸面的激光从y>0区域沿y轴负方向射向玻璃砖，并沿x轴方向调整玻璃砖的位置，使这束激光从玻璃砖底面射出后，仍沿y轴负方向传播．D．在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2．E．在坐标系y0方向侧移了一些，这将导致所测的玻璃折射率与其真实值相比________(填“偏大”“不变”或“偏小”)．(2)若实验中该同学在y