13-1 光的反射和折射 51张

成才之路·物理路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·选修3-4第十三章光成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章光第十三章光成才之路·物理·人教版·选修3-4学习导言第十三章光成才之路·物理·人教版·选修3-4●情景切入我们生活在一个充满光的世界。人类渴望光明，生物需要阳光，人类的感觉器官接收到的信息中，有90%的是通过眼睛。现在光学已经成为物理学的重要组成部分，在生活、生产和科学技术中有广泛的应用，光学是现代高科技领域中最前沿的科学之一。第十三章光成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章光成才之路·物理·人教版·选修3-4●知识导航本章讲的光可分为两部分即几何光学和物理光学。几何光学以光的直线传播为基础，主要讨论了光的反射和折射现象中所遵循的基本规律——反射定律和折射定律。物理光学研究光的本性，学习光的干涉、衍射、偏振、色散现象，从波的角度认识光并讨论一些与光的本性有关的实例。本章的重点是光的折射定律，全反射概念及各种光路图的作法。难点是双缝干涉实验和全反射现象。第十三章光成才之路·物理·人教版·选修3-4●学法指导1．本章始终贯穿一个模型“光线”，引入光线，能形象地表示出光的传播路径和方向，作出光路图可以把光问题转化为几何问题，便于研究。2．本章主要通过光的现象说明光具有波动性，因此与前面机械波的知识联系密切，是波动的进一步深化。第十三章光成才之路·物理·人教版·选修3-4学习前可首先复习机械波在传播中的一些规律，如反射、折射、干涉、衍射等，学习中尤其要注意借鉴机械波的学习方法，但又要注意光与机械波还是有很大区别的，不要等同起来。本章采用多观察、多实验、多探究的方法能取得较好的学习效果。第十三章光成才之路·物理·人教版·选修3-4●考纲须知内容要求光的折射定律Ⅱ折射率Ⅰ全反射、光导纤维Ⅰ光的干涉、衍射和偏振现象Ⅰ成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节第一节光的反射和折射成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节课堂情景切入知识自主梳理重点难点突破课后强化作业考点题型设计成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节学习目标定位成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节※※掌握光的反射和折射定律※※理解折射率的定义及其与光速的关系※※能用光的折射定律解决相关问题成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节课堂情景切入成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节插在水中的筷子，看上去好像在水面处折断了；盛了水的碗，看上去好像变浅了，这是什么原因？成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节知识自主梳理成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节知识点1光的反射1.概念：光线入射到两种介质的界面上时，光的传播方向发生改变，一部分光_______________的现象，叫做光的反射。2．光的反射定律(1)反射光线和入射光线在____________内；(2)反射光线和入射光线分居在__________；返回原介质同一平面法线两侧成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节(3)反射角等于____________。3．光路的特点：在反射现象中，光路是_____的。入射角可逆成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节知识点2光的折射和折射定律1.折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向_____的现象。改变成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节2．折射定律(如图所示)(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在_________内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成____比。(2)表达式：sinθ1sinθ2＝n12。(3)在光的折射现象中，光路是______的。同一平面正可逆成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节知识点3折射率1.定义：光从_____射入某种介质发生折射时，______的正弦与______的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。2．定义式：n＝sinθ1sinθ2真空入射角折射角成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节3．物理意义：是一个与介质有关的常数，反映介质___________的物理量。4．用光速表示的折射率公式：n＝cv，某种介质的折射率，等于光在_____中传播的速度c与光在这种______中的传播速度v之比。光学性质真空介质成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节重点难点突破成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节一、光的折射现象的规律1．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(斜射)。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。2．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，光的传播方向虽然不变，但也属于折射，因为光传播的速度发生了变化。成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节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。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，入射角小于折射角。成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节特别提醒：1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。画出正确的光路图是解题的必要前提。2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。成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节二、对折射率的理解1．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常数。2．关于常数n：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质的光学特性。成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节3．折射率与光速的关系：介质的折射率n跟光在其中的传播速度v有关，即n＝cv，由于光在真空中的传播速度c大于光在任何介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率n都大于1。4．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、折射角的变化而变化。成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节特别提醒：1折射率的定义式n＝sinθ1sinθ2中的θ1为真空中的光线与法线的夹角，不一定是入射角，θ2也不一定是折射角，产生这种现象的原因是光线的可逆性。2介质的折射率由介质的性质和光的频率共同决定，与入射角和折射角无关。成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节不同介质折射率不同，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？成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节解析：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。成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节三、解决光的折射问题的常规思路和两类典型的问题1．常规思路(1)根据题意画出正确的光路图。(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角均是与法线的夹角。(3)利用折射定律、折射率公式列式求解。成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节2．玻璃砖对光的折射问题常见的玻璃砖有半圆形玻璃砖和长方形玻璃砖。对于半圆形玻璃砖若光线从半圆面射入，且其方向指向圆心，则其光路图如图甲所示，光线只发生一次偏折。对于两个折射面相互平行的长方形玻璃砖，其折射光路如图乙所示，光线经过两次折射后，出射光线与入射光线的方向平行，但发生了侧移。成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节特别提醒：画光路图时应注意的问题1光路是可逆的。2垂直界面入射的光线，折射光线与入射光线在同一直线上。3过半圆形玻璃砖圆心的光线在圆弧处不偏折。成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节如图所示，一条光线由空气射到半圆玻璃砖表面的圆心处，玻璃砖的半圆表面上(反射面)镀有银，则图示几个光路图中，能正确、完整地表示光线行进过程的是()答案：C成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节解析：在圆心处发生折射和反射，进入半圆表面后沿原路返回，光从玻璃射向空中时在界面上发生反射和折射。成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节考点题型设计成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节题型1光的反射如图所示，M、N为两个平面镜，S为一发光点，P和S点均在纸面内。由S点发出的一条光线先经平面镜M反射再射向平面镜N，经平面镜N反射后通过P点。试画出这条光线的光路。成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节解析：根据像和物关于平面镜对称的规律，先找出S点在平面镜M中的虚像S1点，如图所示，虚像S1对于平面镜N而言相当于发光点，再找出S1在平面镜N中的虚像S2，连接S2P，交平面镜N于D2点，连接D2S1交平面镜M于D1，连接SD1，则光线SD1、D1D2、D2P即为所要作的光线。成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节(河北衡水中学高二检测)成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节检查视力时人与视力表之间的距离应为5m，现因屋子太小而使用一个平面镜，视力表到镜子的距离为3m，如图所示，那么人到镜中的视力表的距离和人到镜子的距离分别为()A．5m,2mB．6m,2mC．4.5m,1.5mD．4m,1m答案：A成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节题型2光的折射(2012·海口模拟)如图所示，一小孩站在宽6m的河边，在他正对面的岸边有一距离河面高度为3m的树，树的正下方河底有一块石头，小孩向河面看去，可同时看到树顶和石头两者的像，并发现两个像重合，若小孩的眼睛离河面高为1.5m，河水的折射率为43，试估算河水深度。成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节解析：树顶反射和石头折射成像的光路图如图所示由图得n＝sinisinr①由几何关系得1.5tani＋3tani＝6成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节解得tani＝43sini＝45②P点至树岸边的距离为3tani＝4sinr＝442＋h2把①②代入③得h＝5.3m④答案：5.3m成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节点评：根据题意，正确作出光路图，明确入射角、反射角、折射角间的关系是解答此题的关键。成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节(2012·宁夏贺兰一中高三期末)一半径为R的1/4球体放置在水平面上，球体由折射率为3的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为3R/2。求出射角θ。答案：60°成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节解析：设入射光线与1/4球体的交点为C，连接OC，OC即入射点的法线。因此，图中的角α为入射角。过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B。依题意，∠OCB＝α。又由△OBC知sinα＝32①设光线在C点的折射角为β，由折射定律得sinαsinβ＝3②成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节由①②式得β＝30°③由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角γ为30°。成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节由折射定律得sinγsinθ＝13④因此sinθ＝32，解得：θ＝60°。成才之路·物理·人教版·选修3-4第十三章第一节课后强化作业（点此链接）