人教版高中物理 13.1 光的反射和折射课件 新人教选修34.ppt

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1、2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一22021/8/9 星期一32021/8/9 星期一42021/8/9 星期一52021/8/9 星期一62021/8/9 星期一72021/8/9 星期一82021/8/9 星期一9一、光的折射现象的规律一、光的折射现象的规律2021/8/9 星期一101光的方向：光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一光的方向：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般要发生变化(斜射斜射).并非一定变化，当光垂直界面入射时，并非一定变化，当光垂直界面入射时，传播方向就不发生变化传播方向就不发生变化.2光的传播速度：光从一种介质进入另一种介质时

2、，传播速光的传播速度：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

3、，入射角小于折射角于折射角，当光从介质斜射入真空时，入射角小于折射角.2021/8/9 星期一11 (1)(1)应用折射定律和反射定律解题的关键是确定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入射角和折射角.画出正确的光路图是解题的必要前提画出正确的光路图是解题的必要前提.(2)(2)入射角、折射角、反射角均以法线为标准来确定，注意法入射角、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线与界面的区别.2021/8/9 星期一12【典例典例1】(2020东城区高二检测东城区高二检测)如图如图所示，所示，P、Q是两种透明材料制成的两块是两种透明材料制成的两块直角梯形的棱镜，叠

4、合在一起组成一个长直角梯形的棱镜，叠合在一起组成一个长方体方体.某单色光沿与某单色光沿与P的上表面成的上表面成角的方角的方向斜射向向斜射向P，其折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，其折射光线正好垂直通过两棱镜的界面.已知材已知材料的折射率料的折射率nPnQ，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是()2021/8/9 星期一13A一定没有光线从一定没有光线从Q的下表面射出的下表面射出B从从Q的下表面射出的光线一定与入射到的下表面射出的光线一定与入射到P的上表面的光线的上表面的光线平行平行C如果光线从如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐角一定大于角

5、一定大于D如果光线从如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐角一定小于角一定小于2021/8/9 星期一14 【解题指导解题指导】解答本题时可按以下思路分析：解答本题时可按以下思路分析：2021/8/9 星期一15【标准解答标准解答】选选D.D.作出光路图，如图所示作出光路图，如图所示.由题意可知，光线由题意可知，光线垂直射入垂直射入Q Q，根据折射定律，则有，根据折射定律，则有:因为因为nPnPnQnQ，=，所以，所以i i，所以，所以D D对对.2021/8/9 星期一16二、对折射率的理解二、对折射率的理解2021/8/9 星期一191关于

6、正弦值：当光由真空射入某种介质时，入射角、折射关于正弦值：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常数.2关于常数关于常数n：入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一：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，说明常数反映了该介个常数，但不同介质具有不同的常数，说明常数反映了该介质的光学特性质的光学特性.3折射率与光速的关系：介质的折射率折射率与光速的关系：介质的折射率n跟光在其中的传播跟光在其中的传播速度速度v有关，即有关，即n=，由于光在真空中的传播速度，由

7、于光在真空中的传播速度c大于光在大于光在任何介质中的传播速度任何介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率，所以任何介质的折射率n都大于都大于1.2021/8/9 星期一204决定因素：介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量，决定因素：介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量，它的大小由介质本身及光的性质共同决定，不随入射角、折它的大小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射角的变化而变化.2021/8/9 星期一21 (1)(1)折射率的定义式折射率的定义式n=n=中的中的11为真空中的为真空中的光线与法线的夹角，不一定是入射角，光线与法线的夹角，不一定是入射角，22也

8、不一定是折射也不一定是折射角，产生这种现象的原因是光线的可逆性角，产生这种现象的原因是光线的可逆性.(2)(2)介质的折射率由介质的性质和光的频率共同决定，与入射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角和折射角无关.2021/8/9 星期一22【典例典例2】（2020新课标全国卷）一新课标全国卷）一半圆柱形透明物体横截面如图所示，半圆柱形透明物体横截面如图所示，底面底面AOB镀银（图中粗线），镀银（图中粗线），O表示半表示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内圆截面的圆心，一束光线在横截面内从从M点的入射角为点的入射角为30，MOA=60，NOB=30.求：求：(1)光线

9、在光线在M点的折射角；点的折射角；(2)透明物体的折射率透明物体的折射率.2021/8/9 星期一23 【解题提示解题提示】解答本题时可先作出光路图，根据几何关解答本题时可先作出光路图，根据几何关系确定在系确定在M M点的折射光线和点的折射光线和N N点的入射光线，从而确定入射角点的入射光线，从而确定入射角和折射角和折射角.2021/8/9 星期一24【标准解答标准解答】(1)(1)如图，透明物体内部如图，透明物体内部的光路为折线的光路为折线MPNMPN，Q Q、M M点相对于底面点相对于底面EFEF对称，对称，Q Q、P P、N N三点共线三点共线.设在设在M M点处，光的入射角为点处，光的

10、入射角为i i，折射角为，折射角为r r，OMQ=OMQ=，PNF=PNF=，根据题意有，根据题意有=30 =30 由几何关系得，由几何关系得，PNO=PQO=rPNO=PQO=r，于是，于是+r=60 +r=60 +r=+r=由由式得式得r=15r=152021/8/9 星期一25(2)(2)根据折射率公式有根据折射率公式有答案：答案：(1)15 (2)(1)15 (2)2021/8/9 星期一26【规律方法规律方法】光在界面发生折射时光在界面发生折射时(1)(1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系根据入射角、折射角及反射角之间的关系,作出比较完整作出比较完整的光路图的光路图.(2)(2)

11、充分利用光路图中的几何关系充分利用光路图中的几何关系,确定各角之间的联系确定各角之间的联系.根据根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等.2021/8/9 星期一27三、视深的判断与计算三、视深的判断与计算1视深是人眼看透明物质内部某物体时像点离界面的距离视深是人眼看透明物质内部某物体时像点离界面的距离.一般都是沿着界面的法线方向去观察，在计算时，由于入射一般都是沿着界面的法线方向去观察，在计算时，由于入射角很小，折射角也很小，故有角很小，折射角也很小，故有2当沿竖直方向看水中的物体时，当沿竖直方向看水中的物体时，“视深视深”是实际深度的是实际深

12、度的 ，n是水的折射率是水的折射率.2021/8/9 星期一30 (1)(1)一般都是沿着界面的法线方向去观察，作图一般都是沿着界面的法线方向去观察，作图时要画开一定的角度，方便看图时要画开一定的角度，方便看图.(2)(2)构建几何图形，寻找边角关系构建几何图形，寻找边角关系.(3)(3)利用折射定律把折射角、入射角与几何图形的各边联系起利用折射定律把折射角、入射角与几何图形的各边联系起来来.2021/8/9 星期一31【典例典例3】(2020烟台高二检测烟台高二检测)一小孩站在宽一小孩站在宽6 m的河边，的河边，在他正对面的岸边有一距离河面高度为在他正对面的岸边有一距离河面高度为3 m的树，

13、树的正下方的树，树的正下方河底有一块石头，小孩向河面看去，同时看到树顶和石头两河底有一块石头，小孩向河面看去，同时看到树顶和石头两者的像且重合者的像且重合.若小孩的眼睛离河面高为若小孩的眼睛离河面高为1.5 m，如图所示，如图所示，河水的折射率为河水的折射率为 ，试估算河水深度，试估算河水深度.2021/8/9 星期一32 【解题指导解题指导】2021/8/9 星期一33【标准解答标准解答】光路如图所示，得光路如图所示，得n=n=由几何关系得由几何关系得1.5tan+3tan=6,1.5tan+3tan=6,解得解得tan=tan=，sin=,Psin=,P点至树所在点至树所在岸边的距离为岸边

14、的距离为3tan=4 m,sin=3tan=4 m,sin=由以上几式解得由以上几式解得h=5.3 m.h=5.3 m.答案：答案：5.3 m5.3 m2021/8/9 星期一34【典例典例】(2020福建高考福建高考)某同学利用某同学利用“插针法插针法”测定玻璃的测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行折射率，所用的玻璃砖两面平行.正确操作后，作出的光路图正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示及测出的相关角度如图所示.2021/8/9 星期一40(1)此玻璃的折射率计算式为此玻璃的折射率计算式为n=_(用图中的用图中的1、2表示表示)；(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择

15、，为了减如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减少误差，应选用宽度少误差，应选用宽度_(填填“大大”或或“小小”)的玻璃砖来测的玻璃砖来测量量.【解题指导解题指导】注意角注意角1、2与入射角、折射角的关系与入射角、折射角的关系.2021/8/9 星期一41【标准解答标准解答】由实验的注意事项由实验的注意事项可知应选用宽度大的玻璃砖来测量，减小实验误差可知应选用宽度大的玻璃砖来测量，减小实验误差.答案：答案：(1)(2)(1)(2)大大2021/8/9 星期一42一、选择题一、选择题1假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与

16、实际存在大气层的情况相比与实际存在大气层的情况相比()A将提前将提前B将延后将延后C不变不变D在某些地区将提前，在某些地区将延后在某些地区将提前，在某些地区将延后【解析解析】选选B.如果不存在大气层，只有当太阳上升到观察者如果不存在大气层，只有当太阳上升到观察者的的“地平线地平线”时才能被观察到时才能被观察到.2021/8/9 星期一432(2020福州高二检测福州高二检测)某研究性学习小组在探究光的折射过某研究性学习小组在探究光的折射过程中，研究折射角与入射角之间的关系，当光由空气斜射入程中，研究折射角与入射角之间的关系，当光由空气斜射入玻璃中时，测得实验数据如下表：玻璃中时，测得实验数据如

17、下表：2021/8/9 星期一44由此实验数据可以初步得到的结论是由此实验数据可以初步得到的结论是()A在误差允许范围内，入射角与折射角之比总是定值在误差允许范围内，入射角与折射角之比总是定值B在误差允许范围内，入射角正弦与折射角正弦之比总是定在误差允许范围内，入射角正弦与折射角正弦之比总是定值值C在误差允许范围内，入射角与折射角之差总是定值在误差允许范围内，入射角与折射角之差总是定值D在误差允许范围内，入射角正弦与折射角正弦之差总是定在误差允许范围内，入射角正弦与折射角正弦之差总是定值值【解析解析】选选B.由表中数据可得在误差允许范围内，入射角正由表中数据可得在误差允许范围内，入射角正弦与折

18、射角正弦之比总是定值弦与折射角正弦之比总是定值.故故B对对.2021/8/9 星期一453.(2020宁波高二检测宁波高二检测)现在高速公路上的标志牌都用现在高速公路上的标志牌都用“回回归反光膜归反光膜”制成制成.夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目回，标志牌上的字特别醒目.这种这种“回归反光膜回归反光膜”是用球体反是用球体反射元件制成的，反光膜内均匀分布着一层直径为射元件制成的，反光膜内均匀分布着一层直径为10 m的细的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为玻璃珠，所用玻璃的折射率为 为使入射的车灯光线经玻为使入射的车灯光线经玻璃珠折射璃珠折

19、射反射反射折射后恰好和入射光线平行，如图所折射后恰好和入射光线平行，如图所示，那么第一次入射的入射角应是示，那么第一次入射的入射角应是()2021/8/9 星期一46A.15 B.30 C.45 D.602021/8/9 星期一47【解析解析】选选D.D.作光路图如图所示，设入射角为作光路图如图所示，设入射角为，折射角为，折射角为，则，则=2=2，所以，所以，=60.=60.故选项故选项D D正确正确.2021/8/9 星期一484关于光的折射现象，下列说法中正确的是关于光的折射现象，下列说法中正确的是()A光的传播方向发生改变的现象光的传播方向发生改变的现象B人在岸上观察水中的鱼比实际位置浅

20、人在岸上观察水中的鱼比实际位置浅C若光从空气射入某种液体中，它的速率一定减小若光从空气射入某种液体中，它的速率一定减小D观察者看见太阳刚从地平线升起时，其实太阳位于地平线观察者看见太阳刚从地平线升起时，其实太阳位于地平线以下以下【解析解析】选选B、C、D.根据折射概念和规律可知根据折射概念和规律可知A错，错，B、C、D对对.2021/8/9 星期一495(2020临沂高二检测临沂高二检测)如果光以同一入射角从真空射入不如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越大的介质同介质，则折射率越大的介质()A折射角越大，表示这种介质对光线偏折作用越大折射角越大，表示这种介质对光线偏折作用越大B折射

21、角越大，表示这种介质对光线偏折作用越小折射角越大，表示这种介质对光线偏折作用越小C折射角越小，表示这种介质对光线偏折作用越大折射角越小，表示这种介质对光线偏折作用越大D折射角越小，表示这种介质对光线偏折作用越小折射角越小，表示这种介质对光线偏折作用越小【解析解析】选选C.根据折射率根据折射率 在入射角相同的情况下，在入射角相同的情况下，折射率越大的介质，其折射角越小，该介质对光的偏折作用折射率越大的介质，其折射角越小，该介质对光的偏折作用越大越大.2021/8/9 星期一506.(2020安徽高考安徽高考)实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率折射率n随

22、着波长随着波长的变化符合科西经验公式：的变化符合科西经验公式：其中其中A、B、C是正的常量是正的常量.太阳光进入三棱镜后发生色散的情形太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示如图所示.则（则（）2021/8/9 星期一51A.屏上屏上c处是紫光处是紫光B.屏上屏上d处是红光处是红光C.屏上屏上b处是紫光处是紫光D.屏上屏上a处是红光处是红光【解析解析】选选D太阳光中红光波长最长，紫光波长最短，则紫太阳光中红光波长最长，紫光波长最短，则紫光折射率最大光折射率最大,红光折射率最小红光折射率最小,所以紫光偏折程度最大所以紫光偏折程度最大,对应屏对应屏上上d处，红光偏折程度最小处，红光偏折程度最小,对

23、应屏上对应屏上a处处.2021/8/9 星期一527有一块材料均匀、厚度一定的透明玻璃平板，一束单色光有一块材料均匀、厚度一定的透明玻璃平板，一束单色光由空气中照射到玻璃板上，第一次沿垂直于板面方向入射，由空气中照射到玻璃板上，第一次沿垂直于板面方向入射，第二次沿与板面成某一倾角方向入射，则第二次沿与板面成某一倾角方向入射，则()A第一次入射时光的方向未发生偏折，说明此时光在玻璃中第一次入射时光的方向未发生偏折，说明此时光在玻璃中的传播速度与在空气中相同的传播速度与在空气中相同B一、二两次光在玻璃中传播时经历的时间相同一、二两次光在玻璃中传播时经历的时间相同C一、二两次光在玻璃中传播的速度不同

24、一、二两次光在玻璃中传播的速度不同D一、二两次光在玻璃中传播的速度相同一、二两次光在玻璃中传播的速度相同【解析解析】选选D.光在同种介质中传播速度相同，故光在同种介质中传播速度相同，故A、C错错,D对；对；两次光在玻璃中通过的路程不同，则时间不同，故两次光在玻璃中通过的路程不同，则时间不同，故B错错.2021/8/9 星期一53二、非选择题二、非选择题8（2020天津高考）某同学用大头针、天津高考）某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率折射率.开始玻璃砖的位置如图中实线所开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针示，使大头针P1、P2与圆心

25、与圆心O在同一直线上，在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像，且的像，且P2的像挡住的像挡住P1的像的像.如此观察，当玻璃砖转到图中如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失虚线位置时，上述现象恰好消失.此时只须测量出此时只须测量出_，即可计算出玻璃砖的折射率即可计算出玻璃砖的折射率.请用你的测量量表示出折射率请用你的测量量表示出折射率n=_.2021/8/9 星期一54【解析解析】若半圆形玻璃砖转过若半圆形玻璃砖转过角时在

26、半圆形玻璃砖直径一侧角时在半圆形玻璃砖直径一侧恰好看不到恰好看不到P1P1、P2P2的像，那么此时恰好发生了全反射的像，那么此时恰好发生了全反射.则过则过P1P1、P2P2的光线在玻璃砖内的入射角为的光线在玻璃砖内的入射角为，在空气中折射角为，在空气中折射角为9090，根据折射定律得根据折射定律得n=n=只要测出只要测出，就可求出玻璃砖，就可求出玻璃砖的折射率的折射率.答案：玻璃砖直径边绕答案：玻璃砖直径边绕O O点转过的角度点转过的角度 2021/8/9 星期一559.（2020江苏高考）一束光从空气射向折射率为江苏高考）一束光从空气射向折射率为 的某种的某种介质，若反射光线与折射光线垂直，

27、则入射角为介质，若反射光线与折射光线垂直，则入射角为_.真空真空中的光速为中的光速为c，则光在该介质中的传播速度为，则光在该介质中的传播速度为_.【解析解析】设入射角为设入射角为i,折射角为折射角为90-i,根据根据n=可以得到可以得到i=60,再根据再根据n=可得可得答案：答案：602021/8/9 星期一5610空中有一只小鸟空中有一只小鸟,距水面距水面3 m,其正下方距水面其正下方距水面4 m 深处的深处的水中有一条鱼水中有一条鱼.已知水的折射率为已知水的折射率为4/3,则鸟看水中的鱼离它则鸟看水中的鱼离它_m,鱼看天上的鸟离它鱼看天上的鸟离它_m.2021/8/9 星期一57【解析解析

28、】首先作出鸟看鱼的光路图首先作出鸟看鱼的光路图,如图所示如图所示.由于是在竖直由于是在竖直方向上看方向上看,所以入射角很小所以入射角很小,即图中的即图中的i i和和r r均很小均很小,故有故有tanisini,tanrsinr.tanisini,tanrsinr.由图可得由图可得:h1tanr=htani.:h1tanr=htani.2021/8/9 星期一58h=h1tanr/tani=h1sinr/sini=h=h1tanr/tani=h1sinr/sini=则鸟看水中则鸟看水中的鱼离它的鱼离它:H1=3 m+3 m=6 m.:H1=3 m+3 m=6 m.同理可得鱼看鸟时同理可得鱼看鸟时

29、,h=nh2=3 m=4 m,h=nh2=3 m=4 m,则则H2=4 m+4 m=8 m.H2=4 m+4 m=8 m.答案：答案：6 86 82021/8/9 星期一59 【方法技巧方法技巧】有关视深问题的探究有关视深问题的探究如图所示如图所示,一物点一物点S S位于折射率为位于折射率为n n的介质中的介质中H H深处深处,由于一般人由于一般人的瞳孔线度为的瞳孔线度为2 23 mm,3 mm,因此因此i i和和r r角都很小角都很小,则则sinitani=,sinitani=,sinrtanr=,sinrtanr=,由折射定律知由折射定律知2021/8/9 星期一60如果从折射率为如果从折射率为n n的介质中观察正上方距液面高为的介质中观察正上方距液面高为H H的物体，的物体，同理可得同理可得h=nH(hh=nH(h为视高为视高).).利用视深、视高公式利用视深、视高公式,不仅可以简捷地测定介质折射率不仅可以简捷地测定介质折射率,而且而且还可以方便地分析和解决与视深、视高有关的问题还可以方便地分析和解决与视深、视高有关的问题.2021/8/9 星期一61Thank you!Thank you!2021/8/9 星期一622021/8/9 星期一63