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第四章光光的折射课后篇巩固提升必备知识基础练1.(多选)光从某介质射入空气,入射角θ1从零开始增大到某一值的过程中,折射角θ2也随之增大,则下列说法正确的是()A.比值θ1θ2不变B.比值sinθ1sinθ2不变C.比值sinθ1sinθ2是一个大于1的常数D.比值sinθ1sinθ2是一个小于1的常数,可知sinθ1sinθ2不变,A错误,B正确;又因为入射角小于折射角,所以sinθ1sinθ2<1,C错误,D正确。
2.若某一介质的折射率较大,那么()A.光由空气射入该介质时折射角较大B.光由空气射入该介质时折射角较小C.光在该介质中的速度较大D.光在该介质中的速度较小n=sinθ1sinθ2可知,光由空气射入介质时的折射角是由折射率n和入射角θ1共同决定,因此选项A、B错误;由n=cv 可知,介质的折射率越大,光在该介质中的速度越小,故选项C错误,D正确。
3.光线由空气射向某介质,当入射角为i时,折射光线与反射光线正好垂直,那么这种介质的折射率和光在该介质中的速度分别为()A.n=sin i,v=c·sin iB.n=tan i,v=c·tan iC.n=tan i,v=ctani D.n=cos i,v=ccosi,所以折射角r=90°-i,则n=sinisinr =sinisin(90°-i)=tan i,A、D项错误;又n=cv ,故v=cn=ctani,B项错误,C项正确。
4.如图所示,一束单色光射入一玻璃球体,入射角为60°,已知光线在玻璃球内经一次反射后,再次折射回到空气中时与入射光线平行。
此玻璃的折射率为()A.√2B.1.5C.√3D.2据题意画出光的传播光路图如图所示。
作OD使其与入射光和出射光平行,由几何知识得∠AOB=60°+60°=120°,所以∠ACB=60°,得到折射角为30°,所以n=sin60°sin30°=√3。
1．光的折射学习目标：1.[物理观念]理解光的折射定律、折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系． 2.会根据光的折射定律作出光路图，并能用来解释和计算有关问题．☆阅读本节教材，回答第80页“问题”并梳理必要知识点．教材第80页问题提示：是在昆虫实际位置的上方．一、折射定律1．光的反射和光的折射(1)光的反射：光从第1种介质射到第1种介质与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质，这种现象叫作光的反射．如图所示．(2)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，一部分光进入第2种介质的现象．2．折射定律(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，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正比，即sin θ1sin θ2＝n12.(2)在光的折射现象中，光路是可逆的．二、折射率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，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，即n＝sin θ1 sin 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1.1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)反射定律是确定反射光线位置的规律．(√)(2)一束光从空气进入水中时传播方向一定改变．(×)(3)当光从空气垂直进入水中时，水的折射率为0. (×)(4)折射率大的介质，密度不一定大．(√)2．(多选)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，光的传播方向一定改变C．光发生折射时，一定伴随着反射现象D．光发生反射时，一定伴随着折射现象BC[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，C对，D错．] 3．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＝cv可知，介质的折射率越大，光在该介质中的速度越小．[答案]小折射定律问题1：看筷子的视深和实深相同吗？问题2：甲、乙两个图中，虚线代表什么？问题3：观察筷子和鱼的折射现象，其原理是什么？提示：1.不相同 2.虚线表示光不发生折射时的传播路线．3．光从水射入空气中，由于介质不同使光路发生偏折．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．【例1】(多选)如图所示，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()A．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BD[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．](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.[跟进训练]1．如图所示，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？[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]光的折射折射率几种介质的折射率(λ＝589.3 nm t＝20 ℃)介质折射率介质折射率金刚石 2.42氯化钠 1.54二硫化碳 1.63酒精 1.36玻璃 1.5～1.8水 1.33水晶 1.55空气 1.000 28提示：不是．例如：水的密度比酒精的密度大，但水的折射率却比酒精的折射率小．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＝cv，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．【例2】如图所示，光线以入射角θ1，从空气射向折射率为n＝2的玻璃表面．(1)当入射角θ1＝45°时，反射光线与折射光线间的夹角θ为多大？(2)当入射角θ1为多少时，反射光线与折射光线垂直？思路点拨：本题主要考查反射角、入射角和折射角的概念，首先应弄清反射角、折射角和入射角的含义，然后根据光路图，利用几何知识解题．[解析](1)由折射定律有n＝sin θ1sin θ2，解得sin θ2＝sin θ1n＝12，则θ2＝30°，由反射定律得θ′1＝θ1＝45°，由几何关系可知反射光线与折射光线间的夹角为θ＝105°.(2)当反射光线与折射光线垂直时，θ′1＋θ2＝90°则n＝sin θ1sin θ2＝sin θ1cos θ1′＝sin θ1cos θ1＝tan θ1＝2故θ1＝arctan2＝54.74°.[答案](1)105°(2)54.74°处理光的折射问题的一般思路(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、折射角均是光线与法线的夹角．(3)利用折射定律、折射率公式列式求解． [跟进训练]2．(多选)如图所示，一单色光由介质Ⅰ射入介质Ⅱ，在界面MN 上发生偏折．下列说法正确的是( )A ．该光在介质Ⅰ中传播的速度大B ．该光在介质Ⅱ中传播的速度大C ．该光在介质Ⅰ中和介质Ⅱ中传播的速度之比为3∶1D ．该光在介质Ⅱ中和介质Ⅰ中传播的速度之比为3∶1BD [由题图知该光在介质Ⅱ中的折射角较大，则介质Ⅰ的折射率大于介质Ⅱ的折射率，根据折射率与光速的关系可知光在介质Ⅱ中传播的速度大；介质Ⅰ相对介质Ⅱ的折射率为n ＝sin 60°sin 30°＝3，则该光在介质Ⅱ中和介质Ⅰ中传播的速度之比为3∶1.选项B 、D 正确．]测量玻璃的折射率1．实验原理如图所示，abcd 为一个两面平行的玻璃砖，入射角为θ1，折射角为θ2，根据n ＝sin θ1sin θ2计算出玻璃的折射率．2．实验器材白纸，图钉，大头针，直尺，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖．3．实验步骤(1)在白纸上画出一条直线aa′作为界面，过aa′上的一点O1画出界面的法线NN′，并画一条线段AO1作为入射光线，如图所示．(2)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与aa′对齐．用直尺或三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动．将玻璃砖取下，画出直线bb′代表玻璃砖的另一边．(3)在直线AO1上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P2挡住P1的像．再在观察的这一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3以及P1、P2的像，记下P3、P4的位置．过P3、P4作一条线段交bb′于O2.(4)连接O1O2，直线O1O2就代表了沿AO1方向入射的光线在玻璃砖中的传播路径，入射角θ1＝∠AO1N，折射角θ2＝∠O2O1N′.4．实验注意事项(1)所用玻璃砖要尽可能厚．(2)尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1与P2之间、P3与P4之间距离要稍大一些．(3)在实验过程中，玻璃砖与白纸的位置都不能改变．(4)操作时不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能用玻璃砖代替直尺画线，以免划伤玻璃砖表面．(5)实验时入射角不能太小(接近零度)，否则会使测量误差增大；也不能太大(接近90°)，否则不易观察到P1、P2的像．5．实验数据处理(1)平均值法计算出入射角不同时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值sin θ1sin θ2，最后求出在几次实验中所测sin θ1sin θ2的平均值，即为玻璃砖的折射率．(2)图像法根据n＝sin θ1sin θ2，有sin θ2＝1n sin θ1.在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角并计算正弦值的基础上，以sin θ1的值为横坐标，sin θ2的值为纵坐标，建立直角坐标系，如图所示．描点画线得到一条过原点的直线，求解图线的斜率，设斜率为k，则k＝1n，故玻璃砖折射率n＝1k.6．实验误差分析(1)误差来源本实验误差的主要来源是测量光在玻璃中的折射角θ2的误差．(2)减小误差的方法①选用宽度较大的玻璃砖，玻璃砖宽度宜在5 cm以上，若宽度太小则测量误差较大．②入射角宜在15°～75°范围内取值．③在纸上画aa′、bb′两条线时，应尽量准确地与玻璃砖的两个平行的折射面重合，这样，两交点O1、O2才能与光线的实际入射点较好地相符，否则将使画出的玻璃中的光路与实际情况偏离严重．名师点睛：插针的作用是找出玻璃砖内的光路，其关键是确定入射点和出射点，而入射点和出射点是利用插针后确定的直线与界面相交而得到的，故实验的关键是插准大头针，画准玻璃砖边界线，而与所选玻璃砖两边是否平行无关．如用半圆形、圆形或三角形玻璃砖，均可测出其折射率，光路如图所示．n＝sin isin r n＝sin isin r n＝sin isin r (a)(b)(c)【例3】用圆弧状玻璃砖做测量玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧所在圆的圆心，图中已画出经过P1、P2点的入射光线．(1)在图上补画出完整的光路．(2)为了测出玻璃砖的折射率，需要测量入射角i和折射角r，请在图中的AB分界面上画出这两个角．(3)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角i和折射角r的正弦值，画出了如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n＝________.甲乙思路点拨：插针法的目的在于确定光路，由四个针的位置可以分别确定进入玻璃砖前和射出玻璃砖后的光路，从而确定光线进入和射出玻璃砖的位置，并画出玻璃砖中的光路．[解析](1)P3、P4的连线与CD的交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，P1、P2的连线与AB的交点即为光线进入玻璃砖的位置，连接这两点即可作出玻璃砖中的光路，如图所示．(2)连接O点与光线在AB上的入射点所得直线即为法线，作出入射角和折射角如图中i、r所示．(3)图乙中图线的斜率k＝sin isin r＝n，由图乙可知斜率为1.5，即该玻璃砖的折射率为1.5.[答案](1)见解析图(2)见解析图(3)1.5[跟进训练]3．(多选)某同学用“插针法”做测量玻璃折射率实验时，他的方法和操作步骤都正确无误，但他处理实验记录时，发现玻璃砖的两个光学面aa′和bb′不平行，如图所示，则()A．AO与O′B两条直线平行B．AO与O′B两条直线不平行C．他测出的折射率偏大D．他测出的折射率不受影响BD[光线由aa′进入玻璃砖时，由折射定律得n＝sin αsin β.光线从bb′射出玻璃砖时，由折射定律得n＝sin isin r，若aa′∥bb′，则β＝r，进而α＝i，出射光线O′B与入射光线AO平行；若aa′与bb′不平行，则有β≠r，进而α≠i，出射光线O′B与入射光线AO不平行，故选项B正确，A错误；用“插针法”测玻璃折射率时，只要实验方法正确，光路准确无误，结论必定正确，它不受玻璃的形状影响，故选项D正确，C 错误．]1．物理观念：光的反射、折射、折射率、折射定理．2．科学思维：平面几何知识的应用．3．科学探究：探究折射角和入射角间的关系.1．(多选)关于折射率，下列说法正确的是()A．某种介质的折射率等于光在介质中传播速度v和光在真空中的传播速度c的比值B．折射角和入射角的大小决定着折射率的大小C．两种介质相比较，折射率小的介质折光性较差D．任何介质的折射率都大于1CD [某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c 与光在介质中传播速度v 的比值，A 不对；折射率与折射角和入射角的大小无关，B 不对；折射率是衡量材料光学性能的重要指标，C 、D 对．]2．(多选)如图所示，光在真空和某介质的界面MN 上发生折射，由图可知( )A ．光是从真空射入介质的B ．光是由介质射入真空的C ．介质的折射率为 3D ．反射光线与折射光线的夹角为90°BCD [根据题图可知，入射角为30°，折射角为60°，反射光线与折射光线垂直，光是从介质射入真空的，折射率n ＝sin r sin i ＝sin 60°sin 30°＝3，只有B 、C 、D 正确．] 3．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实际存在大气层的情况相比将________(选填“提前”或“延后”)．[解析] 假如地球周围没有大气层，太阳光将沿直线传播，如图所示．在地球上B 点的人们将在太阳到达A ′点时看到日出；而地球表面有大气层，由于空气的折射率大于1，并且离地球表面越近，大气层越密，折射率越大，太阳光将沿如图所示AB 曲线射入在B 处的人眼中，使在B 处的人看到了日出．但B 处的人认为光是沿直线传播，则认为太阳位于地平线上的A ′点，而此时太阳还在地平线下，日出的时间提前了，所以无大气层时日出的时间将延后．[答案] 延后4．在利用插针法测量玻璃折射率的实验中：(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa ′和bb ′后，不小心碰了玻璃砖使它向aa ′方向平移了少许，如图所示．则他测出的折射率将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．(2)乙同学在画界面时，不小心将两界面aa ′、bb ′间距画得比玻璃宽度大些，如图所示，则他测得的折射率将______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．[解析](1)如图所示，甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，由几何知识分析可知测得的入射角、折射角没有受到影响，因此测得的折射率将不变．(2)如图所示，乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小．[答案](1)不变(2)偏小5．[思维拓展]怎样才能叉到鱼？提示：如图所示，鱼发出的光从水进入空气，发生折射进入人眼，人眼逆着光线看总认为光沿直线传播，好像光是从鱼的上方发出的，故人看到的鱼在实际位置的上方．所以渔民叉鱼时，总是要向看到的鱼的下方叉才能叉到鱼．。
大单元教学设计说课稿《4.1 光的折射》一、教材分析①本单元的内容是关于光的折射现象。
通过介绍光的折射现象及其规律，帮助学生了解光在不同介质之间传播时所遵循的规律，提高学生对光学现象的认识。
②教材以实验的方式引导学生了解折射现象，例如通过观察水中的棍子、水面上的文字等实例，使学生直观地感受到光的折射现象，并学会用折射规律来解释。
③教材重点介绍了折射定律，这是学生掌握光的折射现象的基础。
折射定律包括入射角与折射角的关系，以及入射光线、折射光线和法线所在的平面关系等内容。
④本章节还涉及到光的全反射现象，让学生了解在特定条件下，光会从一种介质完全反射回原来的介质，为后续学习光纤、光导管等现代光学应用打下基础。
二、学情分析①学生在初中阶段已学过光的反射现象，但对于光的折射现象尚不熟悉。
因此，在教学过程中需要帮助学生在已有知识基础上，理解和掌握光的折射现象。
②本章节的实验环节较多，需要引导学生通过观察、实验操作培养科学探究能力。
教师应确保学生能够正确进行实验操作，掌握实验方法。
③学生对于折射定律中涉及的角度关系和几何图形可能存在困惑。
在教学过程中，教师需引导学生通过实例分析，熟练运用折射定律解决问题。
④学生对于全反射现象的应用可能存在一定的认识难度，需要教师通过生活实例和现代科技应用引导学生理解全反射现象的重要性。
三、核心素养1.物理观念①通过学习光的折射现象，培养学生对物理现象的敏感度和关注度，使学生能够在日常生活中观察到光的折射现象，并运用所学知识加以深入理解。
②引导学生认识到光的折射现象在生活中的广泛应用，例如眼镜、放大镜、显微镜等光学仪器的工作原理，提高学生对光学知识的实际应用能力。
③培养学生理解光的传播规律，如折射定律，使学生能够从物理规律的角度分析光的折射现象，加深对光学现象的认识。
2.科学思维①教学过程中强调实验观察和数据记录，培养学生的观察能力和数据处理能力，让学生通过实验验证折射定律。
②引导学生运用折射定律解决实际问题，锻炼学生的逻辑思维和空间想象能力。
第四章光1 光的折射第1课时光的折射基础过关练题组一光的折射的理解1.(2024江苏淮安期中)如图所示,一束光线斜射入容器中,在容器底部形成一个光斑。
向容器中逐渐注水过程中,图中容器底部光斑()A.向左移动B.向右移动C.在原位置不变D.无法确定2.(经典题)如图所示,在水中A处有一条鱼,但岸上的人却看到这条鱼在B处,选项中的四幅光路图中,能正确说明产生这一现象原因的是()3.(2024江苏南通期中)下列各图中,O点是半圆形玻璃砖的圆心。
一束光线由空气射入玻璃砖,再由玻璃砖射入空气,光路图可能正确的是()4.(教材习题改编)日常生活中,我们发现这样一个有趣的现象,当你把筷子插进装有水的玻璃杯中时,会发现筷子好像被折断了一样,但是你把筷子从杯子中拿出来,筷子又是完好无损的。
现将一根粗细均匀的直棒竖直插入装有水的圆柱形玻璃杯中,从水平方向观察,下列四幅图中符合实际的是()题组二折射定律折射率5.(2024广东东莞众美中学月考)一束光线从空气射向某种液体时,入射角为45°,而折射光线与反射光线之间的夹角为105°,则光在该液体中的折射率为()A.√3B.√32C.√2 D.√226.(经典题)如图所示,一个储油桶的底面直径与高相等。
当桶内没有油时,从点A恰能看到桶底边缘的点B。
当桶内装满油时,仍沿AB方向看去,恰能看到桶底上的中点C。
由此可知油的折射率为()A.√102B.√52C.√103D.√537.(2024河北邯郸期中改编)某同学在观看太空水球光学实验后,找到一块横截面为环形的玻璃砖模拟光的传播,如图所示,玻璃砖的内径为R、外径为2R。
一束单色光在截面上的A点以i=45°的入射角射入玻璃砖,经一次折射后,恰好与玻璃砖内壁相切,则玻璃砖对该单色光的折射率为()A.0.5B.√2C.√3D.28.如图所示,半圆形玻璃砖的圆心为O,半径为R,O、P两点间的距离为√33R。
