高二物理选修光的折射精选文档.ppt

高二物理选修光的折射本讲稿第一页，共三十一页光到底是什么？光到底是什么？17世纪明确形成了两大对立学说牛顿牛顿惠更斯惠更斯微粒说微粒说波动说波动说19世纪初证明了波动说的正确性由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”本讲稿第二页，共三十一页光的本性光的本性光既具有波动性，又具有粒子性光既具有波动性，又具有粒子性本讲稿第三页，共三十一页光的反射现象光的反射现象平面镜平面镜入射光线入射光线反射光线反射光线法线法线入射角入射角反射角反射角定义：定义：光从一种介质射入另一种介质时，在界面上有一部分光从一种介质射入另一种介质时，在界面上有一部分光会返回原介质的现象。光会返回原介质的现象。（1 1）反射光线、入射光线和法线同平面）反射光线、入射光线和法线同平面（2 2）反射光线和入射光线分居法线两侧）反射光线和入射光线分居法线两侧（3 3）反射角和入射角相等）反射角和入射角相等光光路路可可逆逆反射定律：反射定律：本讲稿第四页，共三十一页实验演示实验演示 当窄光束由空气斜射向玻璃表面时，入射光的反射和折射当窄光束由空气斜射向玻璃表面时，入射光的反射和折射现象是怎样的？下面的这副画面，你能解释它的拍摄光路吗现象是怎样的？下面的这副画面，你能解释它的拍摄光路吗？看过动画演示后，你是不是都明白了呢？看过动画演示后，你是不是都明白了呢？本讲稿第五页，共三十一页本讲稿第六页，共三十一页实验演示实验演示 结论：光从空气射到玻璃上，在界面上一部分光发生结论：光从空气射到玻璃上，在界面上一部分光发生反射回到空气中；另一部分光射入玻璃中，原来的传播方反射回到空气中；另一部分光射入玻璃中，原来的传播方向发生向发生改变改变 光从一种介质射入到另一介质时传播方向发生改光从一种介质射入到另一介质时传播方向发生改变的现象变的现象12空气玻璃NNAOB1入射光线和法线的夹角入射角2折射光线和法线的夹角折射角本讲稿第七页，共三十一页一：光的折射定律一：光的折射定律 折射光线、入射光线、法线在同一平面内折射光线、入射光线、法线在同一平面内 折射光线和入射光线分居法线两侧折射光线和入射光线分居法线两侧 入射角、折射角有入射角、折射角有什么关系呢什么关系呢？本讲稿第八页，共三十一页当光从当光从空气空气斜射入斜射入水或玻璃水或玻璃 中时，折射角中时，折射角小于小于入射角入射角 当入射角当入射角增大增大时，折射时，折射角也随着角也随着增大增大 当光从当光从水或玻璃水或玻璃斜射入斜射入空气空气中中时，折射角时，折射角大于大于入射角入射角 空气空气水水本讲稿第九页，共三十一页人类经历了一千多年的时间，人类经历了一千多年的时间，从积累的入射角从积累的入射角i i和折射角和折射角r r的数据中寻求两者之间的定的数据中寻求两者之间的定量关系量关系。本讲稿第十页，共三十一页折射定律12空气玻璃NNAOB 在初中已经学过，折射光线在初中已经学过，折射光线跟入射光线和法线在同一平面跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线位于内，折射光线和入射光线位于法线的两侧，但是，入射角和法线的两侧，但是，入射角和折射角之间究竟有什么定量关折射角之间究竟有什么定量关系呢？系呢？16211621年，荷兰数学家斯年，荷兰数学家斯涅耳终于找到了入射角和折射涅耳终于找到了入射角和折射角之间的规律角之间的规律斯涅耳本讲稿第十一页，共三十一页（1 1）折射光线、入射光线、法线在同一平面内）折射光线、入射光线、法线在同一平面内（2 2）折射光线，入射光线在法线两侧）折射光线，入射光线在法线两侧12空气玻璃NNAOB（3 3）入射角的正弦跟折射角的正弦成正比）入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，如果用如果用n n 来来表示这个比例常数，就有：表示这个比例常数，就有：光的折射定律（斯涅耳定律）光的折射定律（斯涅耳定律）本讲稿第十二页，共三十一页ir空气空气水水2、折射光路是可逆的折射光路是可逆的 本讲稿第十三页，共三十一页二：折射率二：折射率 光从一种介质射入另一种介质时，虽然入射角的正弦跟折光从一种介质射入另一种介质时，虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数射角的正弦之比为一常数n n,但是对不同的介质来说但是对不同的介质来说,这个常数这个常数n n是不同的，它是一个反应介质光学性质的物理量，是不同的，它是一个反应介质光学性质的物理量，物理学中物理学中把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角与折射角的正把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角与折射角的正弦之比弦之比n n，叫做这种介质的绝对折射率，叫做这种介质的绝对折射率 研究表明，光在不同介质的速度不同，这也是光发生折射研究表明，光在不同介质的速度不同，这也是光发生折射的原因的原因 某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c c跟光在这跟光在这种介质中的传播速度种介质中的传播速度v v之比之比所有介质的折射率都大于所有介质的折射率都大于1 1本讲稿第十四页，共三十一页对于折射率应从下面几个层次来对于折射率应从下面几个层次来理解理解 1 1、在在光光的的折折射射现现象象中中，折折射射角角随随着着入入射射角角的的变变化化而而变变 化化，而两角的正弦值之比是个常数而两角的正弦值之比是个常数 2 2、对于不同的介质，此常数的值是不同的、对于不同的介质，此常数的值是不同的n n是一个反应是一个反应介质光学性质的物理量介质光学性质的物理量 3 3、介质的折射率是由介质本身性质决定的、介质的折射率是由介质本身性质决定的.它取决于光在介它取决于光在介质中传播的速度质中传播的速度 二：折射率二：折射率本讲稿第十五页，共三十一页问题：问题：玻璃是一种透明介质，光从空气入射到玻玻璃是一种透明介质，光从空气入射到玻璃的界面上会发生折射，如何把玻璃的折璃的界面上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？射率测出来？实验：测玻璃砖的折射率实验：测玻璃砖的折射率本讲稿第十六页，共三十一页本讲稿第十七页，共三十一页实验器材：实验器材：玻璃砖玻璃砖 白纸、大头针若干、铅笔、直尺、量角器白纸、大头针若干、铅笔、直尺、量角器本讲稿第十八页，共三十一页实验原理：实验原理：1 1、根据折射率的定义、根据折射率的定义：要测折射率，必须知道要测折射率，必须知道与一个折射现象对应的折与一个折射现象对应的折射角和入射角。射角和入射角。空气空气玻璃玻璃 i=?r=?界面界面法线法线本讲稿第十九页，共三十一页实验过程：实验过程：本讲稿第二十页，共三十一页本讲稿第二十一页，共三十一页应用应用1 1：人在水上看到物体人在水上看到物体的像，比实际物体位置的像，比实际物体位置偏上，感觉水比较浅。偏上，感觉水比较浅。本讲稿第二十二页，共三十一页.s.soo11 12从上向下看从上向下看,从下向上看从下向上看,视高视高h=nHh=nHBdD本讲稿第二十三页，共三十一页 假设地球表面不存在大气层假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到的那么人们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比日出时刻与存在大气层的情况相比,应用应用2 2：A.A.将提前将提前 B.B.将延后将延后C.C.在某些地区将提前在某些地区将提前,在另一些地区将延后在另一些地区将延后 D.D.不变不变本讲稿第二十四页，共三十一页本讲稿第二十五页，共三十一页有大气时看到太阳更早有大气时看到太阳更早,没有大气时将迟一些看到太阳没有大气时将迟一些看到太阳蒙气差现象蒙气差现象本讲稿第二十六页，共三十一页小结小结(1(1）折射率）折射率-是光是光从真空射入某种介质从真空射入某种介质中时的折射率中时的折射率（2 2）n n的的 大大 小小 与与 介介 质质 有有 关关，与与 i i和和 r r无无 关关，对对 于于 确确 定定 的的 介介 质质，n n是是 定定 值值，不不 能能 说说 nsini nsini或或n1/sinrn1/sinr（3 3）折射率无单位，任何介质的折射率皆）折射率无单位，任何介质的折射率皆大大于于1 1。sinisinrn=定义式：定义式：强调说明：强调说明：本讲稿第二十七页，共三十一页 例：光线以例：光线以3030的入射角从玻璃射向空气，它的反的入射角从玻璃射向空气，它的反射光线与折射光线成射光线与折射光线成90 90 夹角，则玻璃的折射率为夹角，则玻璃的折射率为_？ri玻璃玻璃空气空气 本讲稿第二十八页，共三十一页 光在某种介质中的传播速度是光在某种介质中的传播速度是2.122102.122108 8m/sm/s，当光线当光线以以3030入射角由该介质射入空气时，折射角为多少？入射角由该介质射入空气时，折射角为多少？例：例：45本讲稿第二十九页，共三十一页iri，r 例：光线从空气中以入射角例：光线从空气中以入射角i i射在玻璃砖的上表面上，射在玻璃砖的上表面上，穿过玻璃砖后，又射入空气中。如果玻璃砖的上下表面穿过玻璃砖后，又射入空气中。如果玻璃砖的上下表面是平行的，求光线从玻璃砖射出后的传播方向是平行的，求光线从玻璃砖射出后的传播方向。单色光经玻璃砖后，侧单色光经玻璃砖后，侧移而传播方向不变移而传播方向不变本讲稿第三十页，共三十一页几种介质的折射率：几种介质的折射率：介质介质折射率折射率空气空气1.0028水水1.33(4/3)玻璃玻璃1.50(3/2)真空本身的折射率 =1本讲稿第三十一页，共三十一页