【粤教版】选修3-4物理：4.1《光的折射定律》学案（含答案）(5页).doc

-【粤教版】选修3-4物理：4.1光的折射定律学案（含答案）-第 5 页第一节光的折射定律学习目标重点难点1能记住折射定律的内容，会分析光的折射现象，会计算相关的光的折射问题2能记住折射率的定义及其与光速的关系，会计算相关问题3能记住折射现象中光路是可逆的，会分析相关的问题重点：1对折射定律的理解和相关问题的分析与计算2对折射率的理解和相关计算难点：1用惠更斯原理解释折射定律2光发生折射的原因一、光的折射1折射现象光从一种介质进入另一种介质，传播方向发生改变的现象2折射定律折射光线、入射光线跟法线在同一平面内，折射光线、入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比3光路可逆性在折射现象中，光路是可逆的预习交流1当光线垂直地射到两种介质的界面时（此时的入射角为0°），其传播方向改变吗？这个现象说明了什么？（两种介质均为透明介质）答案：不改变这个现象说明：光线从一种透明介质斜射入另一种透明介质时，才发生折射现象，如果光线垂直入射，传播方向不改变，即不发生折射二、折射率1定义光从真空射入某种介质，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，叫做介质的折射率，用n表示，n2物理意义表示介质光学性质的物理量3折射率与光速的关系介质的折射率等于光在真空中的速度与在该介质中的速度之比即n预习交流2站在湖边，我们可以看到一群群小鱼在清清的湖水中游来游去，追逐嬉戏，试用光的折射的知识分析鱼的实际位置是否是在我们看到的位置？说明理由答案：不是设点S表示鱼所在的实际位置，则点S发出的光线射到水和空气的分界面处要发生折射，由S点发出的入射光线对应的折射光线的反向延长线交于一点S，S即为S的虚像点，由S点发出的任意两条入射光线对应的折射光线的反向延长线的交点，即可确定S的位置，如图所示，由图可知S点在其虚像点S的下方一、光的折射1当光发生折射时，反射情况同时存在吗？答案：一定同时存在2入射光线、反射光线、折射光线和法线一定在同一平面吗？答案：一定在同一平面内3在光发生折射时，光的传播方向一定要发生变化吗？答案：一定变化，当光垂直界面入射时，光的传播方向不发生变化此时，光未发生折射4我们是否可以推测：光是一种波，我们常说的“光线”就是光波的波线？答案：光是一种波，即光波我们常说的“光线”就是光波的波线5如图所示，一圆柱形容器，底面直径和高度相等，当在S处沿容器边缘的A点方向观察空筒，这时能看到筒底上的什么位置？向筒内逐渐加满某种液体，保持观察点位置不变，在此过程中能看到的筒底上的位置有何变化？发生这种现象的原因是什么？答案：观察空筒时，光是沿直线传播的，能看到的筒底上的位置在与S、A共线的B点向筒内加入液体后，筒底上某点发出的光线在液体和空气的分界面处发生折射，如图所示由光路可逆知，能看到的位置逐渐右移一束光线与水平方向成30°，从空气射入水中，其反射光线和折射光线恰好垂直，则反射角和折射角各为（）A30°30°B60°60°C60°30° D30°60°答案：C解析：我们可以根据题意画一简单的光路图，根据题中条件可知入射角为60°，则反射角为60°，由反射光线和折射光线的垂直关系可知折射角为30°1在折射现象中，光路是可逆的2垂直界面入射的光线不发生折射3发生折射的根本原因是光在两种介质中的传播速度不同二、折射率1当光由真空射入水中时，折射角随入射角的增大而增大，其正弦之比也随之增大吗？答案：对于确定的介质，虽有折射角随入射角的增大而增大的事实，但入射角与折射角的正弦之比（即介质的折射率）是不变的2折射率的定义式n，而，其中1一定是入射角，2一定是折射角吗？答案：不一定，但1一定是光在真空中光线与法线的夹角，2是光在介质中光线与法线的夹角3任何介质的折射率都一定大于1吗？为什么呢？答案：一定，由n知，任何介质的速度不能大于光速，最大只能接近于光速，故任何介质的折射率都大于14不同介质折射率不相同，而它们的密度也往往不同，那么介质的折射率与其密度有什么关系？是不是介质的密度越大，其折射率就越大？答案：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，但水的折射率较小关于折射率，下列说法正确的是（）A由n知，介质的折射率与入射角的正弦成正比B由n知，介质的折射率与折射角的正弦成反比C由n知，介质的折射率与介质中的光速成反比D同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比答案：CD解析：介质的折射率是一个反映介质的光学特性的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，故选项A、B均错；由于真空中的光速是个定值，故n与v成反比是正确的，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，选项C对；由vf，当f一定时，v正比于，n与v成反比，故折射率与波长也成反比，选项D对1有关折射率的表达式n中，1为真空中光线与法线的夹角，不一定是入射角；2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联系，密度大，折射率未必大；3介质的折射率由介质的性质和光的频率共同决定，与入射角和折射角无关；4由n知，由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率都大于11光从某种介质中射入空气中，入射角1从零开始增大时，折射角2也随之增大，下列说法正确的是（）A比值不变B比值不变C比值是一个大于1的常数D比值是一个小于1的常数答案：BD解析：根据折射定律，光由一种介质进入另一种介质时常数，可知B项正确；由光路可逆知n，且n1，故1，D项正确2关于光的反射与折射，以下说法正确的是（）A光发生反射时，光的传播方向一定改变B光发生反射时，光的传播方向可能偏转90°C光发生折射时，不一定伴随着反射现象D光发生反射时，一定伴随着折射现象答案：AB解析：光发生反射时，光的传播方向一定改变，选项A正确当入射角为45°时，反射角也为45°，光的传播方向偏转90°，选项B正确光发生折射时，一定伴随着反射现象3如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则（）A折射角越大，表示这种介质对光线的偏折作用越大B折射角越大，表示这种介质对光线的偏折作用越小C折射角越小，表示这种介质对光线的偏折作用越大D折射角越小，表示这种介质对光线的偏折作用越小答案：BC解析：根据折射率的定义n，在入射角相同的情况下，折射角越小的介质，其折射率越大，该介质对光的偏折作用就越大；反之，折射角越大的介质，其折射率越小，该介质对光的偏折作用就越小4一条光线以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，另一部分被折射，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°答案：C解析：根据折射率的定义n1，折射角2140°，反射角3140°，如图所示，故折射光线与反射光线的夹角4180°32140°2即100°4140°，C正确5如图所示，一储油圆桶，底面直径与高均为d，当桶内无油时，从某点A恰好能看到桶底边缘上的某点B，当桶内油的深度等于桶高的一半时，在A点沿AB方向看去，看到桶底的C，B、C相距d，由此可得油的折射率n_，光在油中的传播速度v_m/s答案：2.0×108 m/s解析：无油时B点射出的光线经油桶边缘达到A点，当桶内盛油时，从C点射出的光线在油面折射后，仍沿OA方向射到A点，CO为入射线，OA为折射线，如图所示光线CO从油进入空气中，由光的折射定律：n又sin 2sin 1n又n，在油中光的速度：vc/n×108 m/s2.0×108 m/s.