教学课件第一节光的反射和折射(精品教案).ppt
第一节第一节 光的反射和折射光的反射和折射12空气空气水水折射光线折射光线入射光线入射光线反射光线反射光线一、光的反射和折射一、光的反射和折射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1.光的反射光的反射：光从第光从第1种介质射到它与第种介质射到它与第2种介质种介质的界面时，一部分光返回到第的界面时，一部分光返回到第1种介质的现象。种介质的现象。（1 1）反射光线、入射光线和法线）反射光线、入射光线和法线在在同同一一平面平面上上（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OAB一、光的反射和折射一、光的反射和折射2.光的光的反射定律反射定律 折射光线、入射折射光线、入射光线、法线在同一平光线、法线在同一平面内面内.折射光线和入射光折射光线和入射光线分居法线两侧线分居法线两侧一、光的反射和折射一、光的反射和折射3.光的折射光的折射：光从一种介质光从一种介质斜射斜射入另一种介质时，入另一种介质时，传播方向通常会发生改变，这种现象叫做光的折传播方向通常会发生改变，这种现象叫做光的折射。射。12空气空气水水折射光线折射光线入射光线入射光线4.光的光的折射定律折射定律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 反之减小反之减小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时，折射角中时，折射角大于大于入射角入射角 一、光的反射和折射一、光的反射和折射空气中角大空气中角大 =n一、光的反射和折射一、光的反射和折射思考思考：入射角和折射角有什么定量关系呢入射角和折射角有什么定量关系呢？实验探究实验探究入射角的正弦和折射角入射角的正弦和折射角的正弦成正比的正弦成正比 斯斯 涅涅 耳耳 定定 律律=n12比例常数比例常数一、光的反射和折射一、光的反射和折射5.在光的折射现象中在光的折射现象中，光路光路也也是是可逆可逆的的思考：为什么思考：为什么入射角的正弦入射角的正弦与与折射角的正弦折射角的正弦的比是个常的比是个常数呢？它跟什么因素有关呢？数呢？它跟什么因素有关呢？由惠更斯原理可知：由惠更斯原理可知：sin1/sin2=v1/v2（1 1）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（2 2）折射率无折射率无单单位，任何介位，任何介质质的折射率皆的折射率皆大于大于1 1。sinisinrn=2.定义式定义式：3.说明：说明：二、折射率二、折射率1.折射率折射率的定义的定义：光光从真空射入某种介质从真空射入某种介质发生折射发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。介质的绝对折射率，简称折射率。空气空气玻璃玻璃空气空气水水4.物理意义物理意义-反映介质对光的偏折能力的大小反映介质对光的偏折能力的大小iirr二、折射率二、折射率5.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金刚石金刚石2.42二氧化碳二氧化碳1.63真空本身的折射率 =1介质介质折射率折射率岩盐岩盐1.55酒精酒精1.36水晶水晶1.55玻璃玻璃1.5-1.8水水1.33空气空气1.00028二、折射率二、折射率 某介质的折射率，等于光在某介质的折射率，等于光在真空中的速度真空中的速度C与光在与光在介质中的速度介质中的速度之比之比：cvn=（n1）研究表明：研究表明：光在光在不同介质中不同介质中的的速度不同速度不同，这正，这正是发生折射的是发生折射的原因原因。6.折射的原因折射的原因二、折射率二、折射率PP弯折的筷子弯折的筷子三、应用三、应用 假设地球表面不存在大气层假设地球表面不存在大气层,那么人那么人们们观察到的日出观察到的日出时刻与存在大气层的情时刻与存在大气层的情况相比况相比,()()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.不变不变三、应用三、应用B如图所示，一储油桶，底面直径与高均如图所示，一储油桶，底面直径与高均为为1m。当桶内无油时，从某点。当桶内无油时，从某点A恰能看恰能看到桶底边缘上的某点到桶底边缘上的某点B。当桶内油的深。当桶内油的深度等于桶高的一半时，由点度等于桶高的一半时，由点A沿方向沿方向AB看去，看到桶底上的点看去，看到桶底上的点C，两点，两点C、B相相距距0.25m。求油的折射率和光在油中的。求油的折射率和光在油中的传播速度。传播速度。OACBGDF四、例题四、例题OACBGDF因底面直径和桶高相等因底面直径和桶高相等,由此可知由此可知 AOF=ABG=450又又OD=2CD油的折射率油的折射率光在油中的传播速度光在油中的传播速度解解:四、例题四、例题1.下面哪个图正确地表示了光从空气射入下面哪个图正确地表示了光从空气射入玻璃中的情况？玻璃中的情况？ABCD答案：答案：C空气空气玻璃玻璃五、练习五、练习 2.光线以30的入射角从玻璃射向空气，它的反射光线与折射光线成90 夹角，则玻璃的折射率为？ri玻璃玻璃空气空气 五、练习五、练习解析：3.3.斜插入水中的筷子与竖直方向成斜插入水中的筷子与竖直方向成4545角，由空气中向下观察，看到筷角，由空气中向下观察，看到筷子在水中的部分与竖直方向成的角度子在水中的部分与竖直方向成的角度为为，则，则()()A.A.4545 B.B.4545 C.=45 C.=45 D.D.条件不足，无法判断条件不足，无法判断B B五、练习五、练习问题：问题：玻璃是一种透明介质，光从空气玻璃是一种透明介质，光从空气入射到入射到平行平行玻璃玻璃砖砖的界面上会发生折射，的界面上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？如何把玻璃的折射率测出来？四、学生实验：测玻璃砖的折射四、学生实验：测玻璃砖的折射率率irir思考：光线从空气中以入射角思考：光线从空气中以入射角i i射在玻璃砖的射在玻璃砖的上表面上，穿过玻璃砖后，又射入空气中。如上表面上，穿过玻璃砖后，又射入空气中。如果玻璃砖的上下表面是平行的，求光线从玻璃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的砖射出后的传播方向的特点特点。单色光经玻璃砖后单色光经玻璃砖后侧移侧移而传播方向不变而传播方向不变1 1、原理：、原理：折射定律折射定律 2 2、方法：、方法：用用插针法插针法研究某一条光线经过平行玻璃砖，研究某一条光线经过平行玻璃砖，测出折射角和入射角。测出折射角和入射角。空气空气玻璃玻璃 i=?r=?界面界面法线法线3 3、实验器材、实验器材：玻璃砖、白纸玻璃砖、白纸 、大头针若干、铅笔、大头针若干、铅笔、直尺、量角器直尺、量角器（1 1）铺纸（将白纸用图）铺纸（将白纸用图钉固定在木板上）钉固定在木板上）（2 2）在白纸上画一条线）在白纸上画一条线aaaa作为界面，过作为界面，过aaaa上的一上的一点点O O（作为入射点）画法线（作为入射点）画法线NN,NN,并画并画AOAO作为入射光线作为入射光线（3 3）把玻璃砖放在白纸上，使它的一边与）把玻璃砖放在白纸上，使它的一边与aaaa对齐对齐（确保（确保O为实际为实际入射点）入射点），确定，确定（如何确定，联想验（如何确定，联想验证平行四边形定则实验中记录力的方向）证平行四边形定则实验中记录力的方向）玻璃砖的另玻璃砖的另一界面一界面bb bb（确保出射点准确）（确保出射点准确）步骤（边听边模仿）步骤（边听边模仿）（6 6）连接）连接OOOO，入射角，入射角i=AON,i=AON,折射角折射角r r NOONOO，用量角器量出入射角和折射角，求出对应的正弦值，用量角器量出入射角和折射角，求出对应的正弦值，记录在表格中记录在表格中（5 5）移去在大头针和玻璃砖，过）移去在大头针和玻璃砖，过P P3 3、P P4 4所在处作直线所在处作直线DCDC与与bbbb交于交于oo（作为（作为实际实际出射点），直线出射点），直线ODOD代表代表沿沿AOAO方向入射光通过玻璃砖后的传播方向方向入射光通过玻璃砖后的传播方向（4 4）在直线）在直线AOAO上竖直插大头针上竖直插大头针P P1 1、P P2 2，透过玻璃砖观察透过玻璃砖观察大头针大头针P P1 1、P P2 2的像，调整视线让的像，调整视线让P P2 2挡住挡住P P1 1的像。再在另的像。再在另一侧竖直插上两枚大头针一侧竖直插上两枚大头针P P3 3、P P4 4，使，使P P3 3挡住挡住P P1 1、P P2 2的像，的像，P P4 4挡住挡住P P3 3、P P2 2、P P1 1的像，记下的像，记下P P3 3、P P4 4位置位置（7 7）用上述方法求出入射角分别为）用上述方法求出入射角分别为30300 0、45450 0、60600 0时时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中（8 8）算出不同入射角时的入射角与折射角的正弦比）算出不同入射角时的入射角与折射角的正弦比值，最后求出几次实验的平均值为折射率值，最后求出几次实验的平均值为折射率5、注意事项：、注意事项：（1）入射角一般取）入射角一般取15o75o为宜为宜（太小，相对误差大；（太小，相对误差大；太大太大,使折射光线使折射光线弱，不易观察弱，不易观察）（2）插针要）插针要竖直竖直，且间距适当大些（精确确定光路），且间距适当大些（精确确定光路）（3）插针法实验，）插针法实验，玻璃砖不能动玻璃砖不能动（移动会改变光路图（移动会改变光路图）（4）确定边界线时）确定边界线时严禁把玻璃砖当尺子用严禁把玻璃砖当尺子用（损坏玻璃砖）（损坏玻璃砖），画边界线时，画边界线时描两点描两点确定边界线确定边界线（5）玻璃砖宽度在）玻璃砖宽度在5cm以上（让折射光线长点以减小误以上（让折射光线长点以减小误差）差）4、数据处理：、数据处理：（1）计算法计算法：量角度量角度计算计算（2）作图法作图法：画一个圆与：画一个圆与折射、入射光线相交于折射、入射光线相交于A、E两点，从交点作两条与法两点，从交点作两条与法线垂直的线段，线垂直的线段，量量出两条线出两条线段段长度长度 实验原理：实验原理：1、根据折射率的定义：根据折射率的定义：要测折射率，必须知道与一个折射现象对应的折射要测折射率，必须知道与一个折射现象对应的折射 角和入射角。角和入射角。空气空气玻璃玻璃 i=?r=?界面界面法线法线 实验过程实验过程（演示）：（演示）：
