13.1光的反射和折射
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第十三章 光第一节 光的反射和折射自主学目标1.理解光的反射定律和折射定律,并能用来解释有关现象和进行相关计算.2.理解折射率的物理意义.3.知道折射率与光速的关系.知识点归纳一、光的反射及反射定律1.光的反射:光从第1种介质射到它与第2种介质的①时,一波分光会返回第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② ,反射光线与入射光线分别位于法线的③ ,反射角④ 入射角.二、光的折射及折射定律1.光的折射: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⑤ 的现象.2.折射定律:折射光线与入射光线、法线处在⑥ , 折射光线与入射光线分别位于法线的⑦ ,入射角的正弦与折射角的正弦⑧ .2112sin sin θθ=n . 光路可逆性:在光的反射和折射现象中,光路都是可逆的. 三、折射率 1.定义:光从⑨ 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.n=⑩ . 2.物理意义:反映介质○11 的物理量. 3.折射率与光速的关系:某种介质的折射率等于光在○12 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 =○13 . 提示:①分界面 ②同一平面内 ③两侧 ④ 等于 ⑤进入第2种介质 ⑥同一平面内 ⑦两侧 ⑧成正比 ⑨真空 ⑩21sin sin θθ ○11光学性质○12真空○13vc重难点解析一、对折射现象的理解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,当光垂直界面入射时,折射光线就不发生变化,但还是属于折射,因为只要光从一种介质射入另外一种介质时,光速都会发生变化. 二、对折射率的理解1.当光从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,但正弦值之比是个不变的常数,但不同介质的常数不同,折射率n 反映了介质的光学特性.2.折射率ri n sin sin =中,i 对应在真空中光路与法线的角度,r 对应在介质中光路与法线的角度. 3.折射率的定义式rin sin sin =,但折射率n 由介质本身及光的性质决定,不随入射角、折射角的变化而变化. 4.折射率与光速的关系n=v c,由于光在真空中传播的速度大于光在任何介质中传播的速度,所以任何介质的折射率n 都大于1.典型例题例1 某人手持边长为6cm 的正方形平面镜测量身后一棵树的高度。
2024高考物理回归课本基础知识填空13.1光—知识点填空光—知识点填空1.反射定律和折射定律(1)光的反射①反射现象:光从第1种介质射到它与第2种介质的 时,一部分光会 到第1种介质的现象。
①反射定律:反射光线与入射光线、法线处在 内,反射光线与入射光线分别位于 ;反射角 入射角。
①在光的反射现象中,光路是 的。
(2)光的折射①折射现象:光从第1种介质射到它与第2种介质的 时,一部分光会 第2种介质的现象。
①折射定律(如图所示)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 ; 与 成正比,即12sin sin θθ=n 12(式中n 12是比例常数)。
①在光的折射现象中,光路是 的。
2.折射率(1)定义光从真空射入某种介质发生折射时, 与 之比,叫做这种介质的绝对折射率,简称折射率。
即12sin sin n θθ=。
(2)折射率与光速的关系某种介质的折射率,等于光在 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 = 。
(3)理解>,故任何介质的折射率n都(填“大于”“小于”或“等于”)1。
由于c v3.全反射(1)光疏介质和光密介质①光疏介质:折射率较(填“大”或“小”)的介质。
①光密介质:折射率较(填“大”或“小”)的介质。
①光疏介质与光密介质是(填“相对”或“绝对”)的。
(2)全反射现象①全反射:光从光密介质射入光疏介质时,同时发生折射和反射。
若入射角增大到某一角度,光线完全消失,只剩下光线的现象。
①临界角:刚好发生全反射,即折射角等于时的入射角。
用字母C表示,光从介质射入空气(真空)时,发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sin C=。
①全反射发生的条件①光从介质射入介质。
①入射角临界角。
4.全反射棱镜(1)形状:截面为三角形的棱镜。
(2)全反射棱镜的特点①当光垂直于它的一个界面射入后,都会在其内部发生,与平面镜相比,它的反射率很高。
①反射面不必涂敷任何反光物质,反射时失真。
积盾市安家阳光实验学校13.1 光的反射和折射课后提升作业【基础达标练】1.关于光的折射现象,正确的说法是( )A.光的传播方向发生改变的现象叫光的折射B.折射律是托勒密发现的C.人观察盛水容器的底部,发现水变浅了D.若光从空气射入液体中,它的传播速度一增大【解析】选C。
光的反射也可改变光的传播方向,A错;折射律是斯涅耳发现的,B 错;由于折射现象,人观察盛水容器的底部时,发现水变浅了,C对;由公式n=cv知光从空气射入液体中,传播速度要变小,D 错。
2.假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到日出时刻与实际存在大气层的情况相比( )A.将提前B.将延后C.在某些将提前,在另一些将延后D.不变【解析】选B。
如图所示,假设地球表面不存在大气层,则地球上M处的人只能到太阳运动到S处才看见日出,而地球表面存在大气层时,太阳运动到S′处,阳光经大气层折射后即射至M点,不存在大气层时观察到日出时刻与实际存在大气层的情况相比将延后,B正确。
3.(多选)一束光从某种介质射入空气中时,入射角θ1=30°,折射角θ2=60°,折射光路如图所示,则下列说法正确的是( )A.此介质折射率为√33B.此介质折射率为√3C.光在介质中的速度比在空气中小D.光在介质中的速度比在空气【解析】选B、C。
由入射角、折射角及折射率的含义知n=sinθ2sinθ1,故A错误,B正确;又由n=cv知C正确,D错误。
【总结提升】解决光的折射问题的方法(1)根据题意画出正确的光路图。
首先要找到入射的界面,同时准确地作出法线,再根据折射律和入射光线画出折射光线,找到入射角和折射角,要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角。
(2)利用几何关系确光路图中的边、角关系,与折射律n=sin isinr中的各量准确对,比如一要确准哪个角在分子上、哪个角在分母上。
(3)利用折射律n=sin isinr、折射率与光速的关系n=cv列方程,结合数学三角函数的关系进行运算。
第十三章·§1《光的反射和折射》问题导读——评价单
学习目标:
1、认识光的反射及折射现象,知道法线、入射角、反射角、折射角的含义;
2、理解折射定律,会利用折射定律解释相关光现象和计算有关问题;
3、理解折射率的概念,会测定玻璃的折射率。
学习重点:反射定律、折射定律、折射率
学习难点:折射率
1、概述人们对光的本质的认识历程
2、光在两种介质的界面上会发生什么现象?
3、甲同学使用一片很小的反光镜看到了乙同学的眼睛,乙同学同时也能看到甲同学吗?为什么?当我们看到水下的潜水者时,潜水者也能在水下看到我们吗?为什么?
5、反射定律内容:
折射定律内容:
6、折射率:
①折射率的计算公式:_________________、_________________。
②折射率的物理意义:
③为什么不同介质的折射率不同?
④从P46表中可以看到所列介质的折射率都大于1,这是什么原因呢?
7、实验:测定玻璃的折射率
①实验器材
玻璃砖、木板、白纸、铅笔、刻度尺。
②实验步骤
i.把白纸铺到木板上,玻璃砖平放到白纸上,用铅笔描出玻璃砖的两条平行边a和a′;之后将玻璃砖移走;
ii.画出法线NN',在界面a与NN'的夹角大小适当的地方画出一条入射光线OA;在入射光线OA上的适当位置插上两枚大头针A和B ;
iii.把玻璃砖放回原位,视线透过玻璃砖观察,在与大头针A、B成一条直线的玻璃砖另一侧再插上两枚大头针C和D;
iv.移走大头针和玻璃砖,将针孔C、D用直线连接起来,与界面a′交点O',连接OO'得到折射光线OO';
v.分别在入射光线OA和折射光线OO'上截取长度相等的线段OE和OF;分别过点E和F点向法线NN'做垂线,得到垂足G点和H点;用直尺分别量出线段GE和FH的长度。
vi.测得玻璃的折射率n=
作图法所用材料学生自备,学校仅提供玻璃砖、白纸、木板和大头针。
③实验数据
④思考讨论:
试验中提供的玻璃砖是半圆形、或其他形状,对实验结果有无影响?试画出光路图进行解释:
教师生成问题:
1、怎样从惠更斯原理理解折射定律?
2、介质I的折射率大于介质II的折射率,若一束光从介质I射入介质II,试定性画出光路。
第十三章·§1《光的反射和折射》问题解决——评价单
解决几何光学问题的关键在于:
①画出正确的光路图:画出规范的光路图是找到几何关系的基础。
要用刻度尺画光路图;用带箭头的实线表示光线,法线和其他辅助线均用虚线表示。
②寻找几何关系:几何关系(边、角关系)往往存在于三角形中,所以在光路图中作出辅助线,在直角三角形、等腰三角形、相似三角形等几何图形中寻找几何关系是解决问题的关键。
1.如图中所示,观察水中的硬币时,观察者看到硬币的位置与实际位置相比 A .在实际位置的上方 B .在实际位置的下方 C .在实际位置的左方 D .在实际位置的右方 2.一条光线以40°的入射角从真空射到平板透明材料上,光的一部分被反射,一部分被折射,折射光线与反射光线的夹角可能是 A .小于40° B .在50°~100°之间 C .在100°~140°之间 D .大于140° 3.有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种介质,光线的传播方向以及光线与介质分界面的夹角如图所示,由此可以判断
A .光在介质Ⅱ中传播的速度最小
B .介质Ⅲ的折射率最小
C .光在介质Ⅰ中的传播速度最大
D .介质Ⅲ的折射率最大
4.如图所示,一玻璃柱体的横截面为半圆形.细光束从空气射向柱体的O 点(半圆的圆心),产生反射光束1和透射光束2.已知玻璃柱的折射率为3,入射角为45°(相应的折射角为24°).现入射光绕通过O 点垂直于纸面的轴线逆时针转过15°,如图中虚线所示,则
A .光束1转过15°
B .光束1转过30°
C .光束2转过的角度小于15°
D .光束2转过的角度大于15°
5.如图所示,有玻璃三棱镜ABC ,顶角A 为30°,一束光线垂直于AB 射入棱镜,从AC 射出进入空气,测得出射光线与入射光线夹角为30°,则棱镜的折射率为 A.12
B.
22
C. 3
D.
33
*6.如图所示,两块相同的玻璃直角三棱镜ABC ,两者的AC 面是平行放置的,在它们之间是均匀的未知透明介质.一单色细光束O 垂直于AB 面入射,在图示的出射光线中 A .1、2、3(
彼此平行
)
中的任一条都有可能
B.4、5、6(彼此平行)中的任一条都有可能
C.7、8、9(彼此平行)中的任一条都有可能
D.1、2、3、4、5、6、7、8、9中的任一条都有可能
7.用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率,O为玻璃砖截面的圆心,使入射光线跟玻璃砖
的平面垂直,如图所示的四个图中P1、P2、P3和P4是四个学生实验插针的结果:在这四个图中肯定把针插错了的是.
8.某同学由于没有量角器,他在完成了光路图后,以O点为圆心,10 cm
为半径画圆,分别交线段OA于A点,交线段OO′的延长线于C点,过A
点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点,过C点作法线NN′的垂线CD交NN′
于D点,如图11所示.用刻度尺量得OB=8 cm,CD=4 cm,由此可得出
玻璃的折射率n=________.
9.在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中,甲、乙、丙三位同学在纸上画
出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如下图①、②和③所示,其中甲、
丙两同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻
璃砖.他们的其他操作均正确,且均以aa′、bb′为界面
画光路图,则
(1)甲同学测得的折射率与真实值相比
__________(填“偏大”“偏小”或“不变”).
(2)乙同学测得的折射率与真实值相比
__________(填“偏大”“偏小”或“不变”).
(3)丙同学测得的折射率与真实值相比__________.
偏小,不变,可能偏大也可能偏小、不变。
*10.如图所示,半圆玻璃砖的半径R=10 cm,折射率为n=3,直径AB与屏幕MN垂直并接触于A点.激光a以入射角θ1=30°射向半圆玻璃砖的圆心O,结果在水平屏幕MN上出现两个光斑.求两个光斑之间的距离L.。