高中鲁科版 (2019)第1节 光的折射一等奖课件ppt

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一、光的折射定律1.折射现象光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会改变 的现象。2.折射定律(斯涅耳定律)1962年,荷兰科学家斯涅耳发现,当光从介质1斜射入介质2时,折射光线、入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线两侧,入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数,即 =n,n是介质2对介质1的相对折射率。
3.光路可逆在折射现象中,光路是可逆的。
二、折射率1.定义光从真空斜射入某种介质发生折射时,入射角i的正弦与折射角r的正弦的比值。用n表示。2.定义式
5.不同色光的折射率不同颜色的光在同一种介质中的传播速度不相同,折射率也不相同。在同一种介质中,红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光,红光的传播速度最大,折射率最小;紫光的传播速度最小,折射率最大。
三、光的色散现象一束白光经三棱镜折射后,由于不同色光的折射率不同,偏折程度就不同,会出现色散现象。
1.正误判断(1)光从一种介质进入另一种介质时传播方向就会变化。(　　)解析 如果光垂直分界面入射时,光的传播方向就不会变化。答案 ×(2)介质的密度越大,其折射率一定也越大。(　　)解析 介质的折射率与介质的密度没有必然联系,密度大,其折射率不一定大。答案 ×
(3)光从真空斜射入任何介质时,入射角均大于折射角。(　　)答案 √(4)折射定律是确定折射光线位置的规律。(　　)答案 √(5)光的折射率随入射角增大而增大。(　　)答案 ×(6)介质的折射率越大,光在这种介质中的传播速度越小。(　　)答案 √
2.插入水中的筷子,水里部分从水面斜着看起来是(　　)A.向上曲折B.向下曲折C.没有变化D.与水对光线的反射有关,难以确定解析 由光的折射定律知,水中的筷子所成的像比实际位置浅,则应向上曲折,选项A正确。答案 A
有经验的渔民叉鱼时,不是正对着看到的鱼去叉,而是对着所看到鱼的下方叉,如图所示。你知道这是为什么吗?
一、对光的折射现象、折射定律的理解
分析 从鱼身上反射的光线由水中进入空气时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼逆着折射光线的方向看去,就会觉得鱼变浅了,眼睛看到的是鱼的虚像,在鱼的上方,所以叉鱼时要瞄准像的下方,如图所示。
1.对折射现象的理解(1)特殊情况:当光垂直于界面入射时,光的传播方向不变,但光速变了,因此也属于折射。(2)光线的偏折方向:光线从折射率小的介质斜射入折射率大的介质,折射光线向法线偏折,反之将偏离法线。(3)光路可逆性:光由介质射入空气或真空时,折射角θ2大于入射角θ1。根据光路可逆,可认为光由空气或真空以入射角θ2入射,对应的折射角为θ1。
2.对折射定律的理解(1)“同面内”:“折射光线与入射光线、法线在同一平面内”,这句话大体上说明了三线的空间位置。(2)“线两旁”:“折射光线与入射光线分居在法线两侧”,这句话把折射光线的位置又进一步确定,使得折射光线的“自由度”越来越小。(3)“正比律”:“入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数”,即 =n,折射角r随入射角i的变化而变化,入射角i的正弦与折射角r的正弦成正比,当入射光线的位置、方向确定时,折射光线的位置、方向就唯一确定了。光的折射定律是光从一种介质射向另一种介质中时,在传播过程中遵循的必然规律。
解析 树顶反射和石头折射成像的光路图如图所示
变式 一条光线以40°的入射角从真空射到平板透明材料上,光的一部分被反射,一部分被折射,折射光线与反射光线的夹角可能是(　　)A.小于40° B.在50°~100°之间C.在100°~140°之间 D.大于140°
解析 由折射率大于1知折射角θ2<θ1=40°,由反射定律得θ3=θ1=40°,如图所示,故折射光线与反射光线的夹角φ=180°-θ3-θ2=140°-θ2,所以100°<φ<140°,故选项C正确。
3.决定因素:(1)由介质本身及光的性质共同决定,不随入射角、折射角的变化而变化。(2)不同颜色的光对同一介质的折射率不同,按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫顺序依次增大。
例2 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c=3.0×108 m/s)(1)画出折射光路图;(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度大小;(3)当入射角变为45°时,折射角的正弦值是多大?(4)当入射角增大或减小时,玻璃的折射率是否变化?
解析 (1)由题意知入射角θ1=60°,反射角θ'=60°,折射角θ2=180°-60°-90°=30°,光路图如图所示。
(4)折射率不会变化,折射率由介质和入射光线的频率决定,跟入射角的大小无关。
如图所示是一束白光照射到三棱镜上后出现的色散现象,请问:玻璃对哪种色光的折射率最大,对哪种色光的折射率最小?
要点提示 红光经过棱镜后偏折程度最小,紫光经过棱镜后偏折程度最大,故玻璃对紫光的折射率最大,对红光的折射率最小。
1.复色光发生色散的原因:复色光经过棱镜折射后分散开来,是因为复色光中包含多种颜色的光,各种色光在同一介质中的光速不同,折射率不同,进入棱镜后的偏折程度不同。2.不同色光在同一介质中的折射率不同,红光的折射率最小,紫光的折射率最大。
例3 如图所示,有一截面是直角三角形的棱镜ABC,∠A=30°,它对红光的折射率为n1,对紫光的折射率为n2,在距AC边d处有一与AC平行的光屏,现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜。(1)红光和紫光在棱镜中的传播速度之比为多少?(2)若两种色光都能从AC面射出,求在光屏MN上两光点的距离。
规律方法 复色光通过三棱镜发生色散的规律(1)折射率越大,偏折角也越大,经三棱镜折射后,越靠近三棱镜的底部。(2)折射率大的色光,在介质中传播速度小,复色光经三棱镜折射后,靠近三棱镜顶端的色光的传播速度大,靠近三棱镜底端的色光的传播速度小。
1.关于折射率,下列说法正确的是(　　)
2.(多选)关于光的折射,下列说法错误的是(　　)A.折射光线一定在法线和入射光线所确定的平面内B.入射光线和法线与折射光线不一定在一个平面内C.入射角总大于折射角D.光线从空气斜射入玻璃时,入射角大于折射角
3.如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光,则光束a可能是(　　)
A.红光 B.黄光 C.绿光 D.紫光
解析 连接光的入射点和出射点可知,a光的折射率较大;若b光为蓝光,则折射率更大的a光可能为紫光。
4.(多选)一束光从某种介质射入空气中时,入射角θ1=30°,折射角θ2=60°,折射光路如图所示,则下列说法正确的是(　　)