2019第13章1光的反射和折射语文

1光的反射和折射[先填空]1．光的反射(1)定义光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质的现象．(2)反射定律反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角．2．光的折射和折射定律1．反射定律是确定反射光线位置的规律．(√)2．不是所有的反射现象都遵循反射定律．(×)3．发生漫反射时，反射角不等于入射角．(×)4．一束光从空气进入水中时传播方向一定改变．(×)[后思考]1．人站在平面镜前面会看到自己的像．平面镜成像的特点是什么？【提示】平面镜成的像是虚像，像和物等大，像和物到镜面的距离相等．2．入射角、折射角哪一个较大？【提示】没有前提条件，无法确定．[核心点击]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．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．1．关于光的反射与折射，下列说法正确的是()A．光发生反射时，光的传播方向不一定改变B．光发生反射时，光的传播方向可能偏转90°C．光发生反射时，光的传播方向一定改变D．光发生折射时，一定伴随着反射现象E．光发生反射时，一定伴随着折射现象【解析】发生反射时，光的传播方向一定发生改变，且可以改变90°，A错，B、C 对；发生折射时，一定伴随着反射现象，但有反射现象，不一定有折射现象，D对，E错．【答案】BCD2.如图13-1-1所示，虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法正确的是() 【导学号：23570083】图13-1-1A．bO可能是入射光线B．aO可能是入射光线C．cO可能是入射光线D．Ob可能是反射光线E．PQ可能是法线【解析】由于反射角等于入射角，入射光线，反射光线关于法线对称，所以aO、Ob 应是入射光线或反射光线，PQ是法线．又因为反射光线、折射光线都不与入射光线位于法线同侧，所以aO是入射光线，Ob是反射光线，Oc是折射光线．【答案】BDE3．如图13-1-2所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况．造成这种现象的原因是什么？图13-1-2【解析】 太阳光线进入大气层发生折射，使传播方向改变，使人感觉太阳的位置比实际位置偏高．【答案】 光的折射1．在反射、折射现象中，光路都是可逆的．2．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，但并非一定要变化；当光垂直分界面入射时，光的传播方向就不会变化．折射率[先填空]1．物理意义 反映介质的光学性质的物理量．2．定义 光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，简称折射率，即n ＝sin θ1sin θ2. 3．折射率与光速的关系某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c 与光在这种介质中的传播速度v 之比，即n ＝c v .4．特点任何介质的折射率都大于1.[再判断]1．当光从空气垂直进入水中时，水的折射率为0.(×)2．折射率大的介质，密度不一定大．(√)[后思考]1．是否可以由折射率的定义式n ＝sin θ1sin θ2得出介质的折射率与入射角θ1的正弦成正比，与折射角θ2的正弦成反比？【提示】 不可以．折射率n 由介质的性质和光的颜色决定，与入射角θ1和折射角θ2无关．2．光在折射率大的介质中传播速度越大还是越小？【提示】 由v ＝c n知，n 越大，v 越小． [核心点击]1．关于正弦值当光由真空射入某种介质中，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但正弦值之比是一个常数．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，说明常数反映着该介质的光学特性．3．光传播速度介质的折射率n 跟光在其中的传播速率v 有关，即n ＝c v ，由于光在真空中的传播速率c大于光在任何介质中的传播速率v ，所以任何介质的折射率n 都大于1.因此，光从真空斜射入任何介质时，入射角均大于折射角；而光由介质斜射入真空时，入射角均小于折射角．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，它的大小只能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．4．若某一介质的折射率较大，那么光在该介质中的速度较________．【解析】 由n ＝c v 可知，介质的折射率越大，光在该介质中的速度越小．【答案】 小5．一束光由空气射入某介质时，入射光线与反射光线间的夹角为90°，折射光线与反射光线间的夹角为105°，则该介质的折射率n ＝______，光在该介质中的传播速度v ＝____c ．(c 为真空中光速) 【导学号：23570084】【解析】 由反射定律和题意可知，反射角和入射角均为45°，折射角为r ＝180°－45°－105°＝30°，则折射率n ＝sin 45°sin 30°＝2，所以光在该介质中的速度v ＝c n ＝c 2＝22c . 【答案】 2 226．一束光线从空气射向折射率为1.5 的玻璃内，入射角为45°，画出反射和折射的光路示意图．【解析】 光在两介质的界面上通常同时发生反射和折射；由反射定律知反射角为45°，根据折射定律n ＝sin θ1sin θ2得θ1＞θ2. 【答案】(1)折射率的定义式中θ1为真空(空气)中的光线与法线的夹角，不一定是入射角；θ2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.测定玻璃的折射率[核心点击]1．实验目的掌握测玻璃折射率的方法；加深对折射定律的理解．2．实验过程用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的折射光线，用量角器测入射角i和折射角r，根据折射定律计算出玻璃的折射率n＝sin isin r.3．实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔．4．实验步骤(1)如图13-1-3所示，把白纸用图钉钉在木板上．在白纸上画一条直线aa′作为玻璃砖的上界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa′的法线NN′.图13-1-3(2)把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟aa′严格对齐，并画出玻璃砖的另一个长边bb′.(3)在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.(4)眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，在眼睛这侧沿视线方向插上大头针P3，使它把P1、P2挡住．(5)用同样的方法在玻璃砖的bb′一侧再插上大头针P4，使P4能同时挡住P3本身和P1，P2的虚像．记下P3、P4的位置，移去玻璃砖和大头针．过P3、P4引直线O′B与bb′交于O′点，连接O、O′两点，OO′就是入射光AO在玻璃砖内的折射光线的方向．入射角i＝∠AON，折射角r＝∠O′ON′.(6)用量角器量出入射角i和折射角r.从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记录在自己设计的表格里．(7)用上面的方法分别测出入射角是15°、30°、45°、60°和75°时的折射角．查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据也记录在上述的表格里．(8)计算出不同入射角时sin isin r的值．比较一下，看它们是否接近一个常数．求出几次实验中测得的sin isin r的平均值，就是玻璃的折射率．5．注意事项(1)玻璃砖的上折射面必须与直线aa′严格对齐，才能准确地确定法线，准确地画出入射角和折射角．(2)实验时，尽可能将大头针竖直地插在纸上，且P 1和P 2之间、P 2和O 之间、P 3和P 4之间、P 3和O ′之间距离要稍大一些．重合的时候要看玻璃砖里面的像，而不是看玻璃砖上面的大头针的头部．(3)入射角i 应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜过大，在操作时，手不能触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能用玻璃砖的界面代替直尺画界线．(4)在实验的过程中玻璃砖与白纸的位置都不能改变．6．数据处理及误差分析此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代入n ＝sin θ1sin θ2中求玻璃的折射率．除运用此方法之外，还有以下处理数据的方法： 在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O 为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO 交于C 点，与OO ′(或OO ′的延长线)交于D 点，过C 、D 两点分别向NN ′作垂线，交NN ′于C ′、D ′，用直尺量出CC ′和DD ′的长，如图13-1-4所示．图13-1-4由于sin α＝CC ′CO ，sin β＝DD ′DO. 而CO ＝DO ，所以折射率n 1＝sin αsin β＝CC ′DD ′. 重复以上实验，求得各次折射率，然后求其平均值即为玻璃折射率的测量值．7．在“测定玻璃折射率”的实验中：(1)操作步骤如下：①先在白纸上画出一条直线aa ′代表两种介质的界面，过aa ′上的O 点画出界面的法线NN ′，并画一条线段AO 作为入射光线．②把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa ′对齐．③在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P 1、P 2，透过玻璃砖观察大头针P 1、P 2的像．调整视线方向，直到P 1的像被P 2挡住．再在观察的这一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 1、P 2的像和P 3，记下P 3、P 4的位置．④移去大头针和玻璃砖，连接P 3、P 4作为折射光线，测量出入射角θ1与折射角θ2，填入表格中．上述操作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是________________________________ ________________________________________________________________________.(2)实验中测出了多组入射角θ1与折射角θ2，并作出了sin θ1－sin θ2图象如图13-1-5所示．则下列说法正确的________．图13-1-5A ．实验时，光线是由空气射入玻璃B ．玻璃的折射率为0.67C ．玻璃的折射率为1.5【解析】 (1)步骤②中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb ′，步骤④中应通过P 3，P 4的连线与bb ′的交点O ′和aa ′上的入射点O ，作出玻璃砖中的光线OO ′.(2)由图可看出入射角θ1小于折射角θ2，因此，光线应该是由玻璃射入空气；则玻璃折射率n ＝sin θ2sin θ1＝0.450.30＝1.5，所以选项C 正确． 【答案】 (1)见解析． (2)C8.由某种透明物质制成的等腰直角棱镜AOB ，两腰都为16 cm ，且两腰与Ox 与Oy 轴都重合，如图13-1-6所示，从BO 边的C 点注视A 点，发现A 点的位置在D 点，在C 、D 两点插上大头针，测出C 点的坐标为(0,12)，D 点的坐标为(9,0)，由此可以算出该透明物质的折射率为多大？ 【导学号：23570085】图13-1-6【解析】 假设从A 点发出一条光线射在C 点，经折射后，射入眼睛．当逆着折射光线看去，好似光线是从D 点射出．sin θ1＝cos ∠ACO ＝12122＋162＝1220 sin θ2＝cos ∠DCO ＝12122＋92＝1215 所以，该透明物质的折射率n ＝sin θ2sin θ1＝2015＝43. 【答案】 43。