(浙江专版)201X年高中物理 第十三章 光 第1节 光的反射和折射讲义(含解析)新人教版选修3-4
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光的反射和折射
反射及反射定律
1.光的反射
光从一种介质射到它与另一种介质的分界面时,一部分光会返回到第一种介质的现象。
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。
[辨是非](对的划“√”,错的划“×”)
1.反射角与入射角成正比。(×)
2.光的反射现象中有时光不遵循反射定律。(×)
3.在光的反射现象中,光路可逆。(√)
[释疑难·对点练]
1.在光的反射现象中,要注意反射角与入射角是指光线与法线的夹角。
2.在光的反射现象中,光路可逆。
[试身手]
1.如图所示,在房间内靠近墙角的天花板上有一面平面镜,在房间地板上的B点放一点光源S,通过平面镜的反射在竖直墙壁上出现一个光斑。若要使墙壁上光斑的面积增大一些,下面的方法中可行的是( )
A.保持光源的位置不变,将平面镜绕过平面镜O点且垂直纸面的轴,沿顺时针方向转动一个小角度
B.将光源沿地面向左移动一小段距离
C.将光源沿地面向右移动一小段距离
D.将光源竖直向上移动一小段距离
解析:选B 如图所示,利用平面镜成像的对称特点,找出光源S通过平面镜所成的像S′,作出过平面镜边缘的入射光线BE和反射光线
EF,则OF表示光斑的大小。A项中,将平面镜沿顺时针方向转动一个小角度,光源通过平面镜所成的像的位置下移,F点上移,会使光斑变
小,故A错;B项中,减小了入射角和反射角,从而使F点下移,光斑变大,故B对;同理分析可知C错;D项中,将光源竖直向上移动一小段距离,则像点下移,使F点上移,会使光斑变小,D错。
光的折射及折射定律
[
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
入射角、折射角入射角:入射光线与法线的夹角折射角:折射光线与法线的夹角
折射定律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 θ1
sin θ2
=n12
1.光发生折射现象时一定伴随着反射现象。(√)
2.在光的折射现象中遵循光路可逆原理。(√)
3.入射角与折射角成正比。(×)
[释疑难·对点练]
1.光的方向
(1)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),但并非一定变化,当光垂直界面入射时,传播方向就不发生变化。
(2)在光的折射现象中,光路是可逆的。
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。
3.入射角与折射角的大小关系
光从真空(空气)进入某种介质发生折射时,入射角大于折射角;反过来,光从某种介质进入真空(空气)时,则入射角小于折射角。产生这种现象的原因是光路的可逆性。
[试身手]
2.(多选)关于光的折射,下列说法正确的是( )
A .折射光线一定在法线和入射光线所确定的平面内
B .入射光线、法线与折射光线不一定在一个平面内
C .入射角总大于折射角
D .光线从空气斜射入玻璃时,入射角大于折射角
解析:选AD 由折射定律可知:折射光线与入射光线、法线处在同一平面内,A 对,B 错;光由一种介质进入另一种介质发生折射时,折射角与入射角的大小由两种介质的光学性质决定,例如,光从空气斜射入玻璃时,入射角大于折射角,由光路的可逆性知,光从玻璃斜射向空气时入射角小于折射角,故C 错,D 对。 折射率
1.折射率意义
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,叫这种介质的
折射率。即n 12=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。
[辨是非](对的划“√”,错的划“×”)
1.根据n =sin θ1sin θ2
, n 与sin θ1成正比,与sin θ2成反比。(×) 2.光从空气射入水中,光的传播速度一定增大。(×)
3.光密介质和光疏介质是相对而言的,同一种介质,相对于其他不同的介质,可能是光密介质,也可能是光疏介质。(√)
[释疑难·对点练]
1.入射角、折射角的正弦值
当光由真空中射入某种介质中时,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n ,但不同介质具有不同的常数,说明常数反映了介质的光学特性。折射率可由入射角与折射角的正弦值之比来描述其大小,但与入射角及折射角的正弦值无关,仅与介质及入射光有关。
3.折射率与光速的关系
介质的折射率跟光在其中的传播速度v 有关,即n =c v ,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,因此,光从真空斜射入任何介质中时,入射角均大于折射角。而光由介质斜射入真空中时,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。
[特别提醒] 不论光从真空射入介质,还是从介质射入真空,折射率的定义式n =sin θ1sin θ2
中,θ1都为真空中的光线与法线的夹角,而θ2为介质中的光线与法线的夹角,产生这种现象的原因是光路的可逆性。
[试身手]
3.如图所示,有一玻璃三棱镜ABC ,顶角A 为30°,一束光线a 垂直于AB 射入棱镜,由AC 射出进入空气,测得出射光线与入射光线间夹角为30°,则棱镜的折射率
为( )
A.12
B .2 C. 3 D.
33 解析:选C 由题意及几何关系可知,光线从棱镜射向空气中时,入射角为θ1=30°,
折射角为θ2=60°,则棱镜的折射率n =sin θ2sin θ1
=3。故C 正确。