山西省忻州市高中物理选修3-4导学案：13.1实验：光的反射和折射 第二课时

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1 光的折射课堂探究一、对光的折射现象的理解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，但并非一定要变化，当光垂直界面入射时,光的传播方向就不变化。

2．光的速度:光从一种介质进入另一种介质时，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，但也属于折射现象，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关系不要一概而论，要视两种介质的折射率大小关系而定。

4．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入射光的频率决定,与入射角、折射角的大小无关。

解决光的折射问题时，应根据光在两种介质的界面上发生折射的规律，作出光路图，利用折射定律以及平面几何知识来处理光折射现象中的问题。

二、“相对折射率”与“绝对折射率”光从介质1射入介质2时，入射角θ1与折射角θ2的正弦之比叫做介质2对介质1的相对折射率，通常用n12表示。

若介质1是真空，则介质2相对真空的折射率叫做该介质的绝对折射率,通常用n表示。

设介质1的绝对折射率为n1，介质2的绝对折射率为n2则n12＝错误!＝错误!＝错误!＝错误!＝错误!，所以n1v1＝n2v2，或n1sin θ1＝n2sin θ2，由此可知光线偏折的方向。

第2课时全反射[研究选考·把握考情]知识内容全反射考试要求加试b教学要求1.区分光疏介质和光密介质2.了解光的全反射现象，知道全反射现象产生的条件3.知道光导纤维和全反射棱镜，了解它们的应用4.会计算全反射临界角知识点一全反射[基础梳理]1.光疏介质和光密介质(1)折射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介质。

(2)光疏介质与光密介质是相对的。

2.全反射当光从光密介质射向光疏介质时，同时发生折射和反射，如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越远，而且越来越弱，反射光却越来越强。

当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射。

3.临界角(1)定义：折射角为90°时的入射角叫做临界角。

(2)临界角C与折射率n的关系：sin__C＝1n。

4.发生全反射的条件当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角等于或大于临界角，就会发生全反射现象。

[要点精讲]1.对光疏介质和光密介质的理解(1)光疏介质和光密介质是相对而言的。

(2)光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小。

(3)光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角；反之，光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角。

(4)光疏和光密是从介质的光学特性来说的，并不指它的密度大小。

2.全反射(1)临界角：折射角为90°时的入射角称为全反射的临界角，用C表示，sin C＝1n。

(2)全反射的条件：①光由光密介质射向光疏介质；②入射角大于或等于临界角。

(3)全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律。

【例题】某种介质对空气的折射率是2，一束光从该介质射向空气，入射角是60°，则下列光路图中正确的是(图中Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)( )解析 由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sin C ＝1n ＝12，得C ＝45°＜θ1＝60°，故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故选项D 正确。

人教版高二物理选修3-4 光的反射和折射导学案（一）光的直线传播：8，介质中传播速度10m/s 1. 光在同种均匀介质中沿直线传播，真空中传播速度c=3.0×c(n为介质折射率?)。

v n2. 几何光学是以光的直进为基础，通过几何作图的方法研究光具对光路的控制作用及成像规律，主要讨论光的反射、折射及所产生的光学现象。

3. 影由于光的直线传播、当光遇到不透明物体时，物体向光的表面被照明，在背光面的后方形成一个光线照不到的黑暗区域，形成影。

（1）影分本影和半影：若光源为非点光源时，将形成本影和半影。

本影：光源的光线完全照不到的区域。

半影：光源的一部分光线照射的区域。

4. 光传播到两种介质的分界面上，一部分光返回原介质中，并且改变传播方向，这种现象称为光的反射；一部分光进入另一种介质中，并且改变了原来的传播方向，这种现象叫光的折射。

（二）光的反射1. 反射定律：反射光线跟入射光线、法线在同一平面内，反射光与入射光分别位于法线两侧，反射角等于入射角。

2. 平面镜控制光路及平面镜成像。

（三）光的折射1. 折射定律：折射光线跟入射光线、法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于sini，也叫斯涅?法线两侧，入射角的正弦和折射角的正弦之比为一常数，即n sinr尔定律。

2. 折射率：（n）光从真空射入某种介质发生折射的时候，入射角的正弦与折射角的正sini。

n?弦之比n，叫做这种介质的折射率，sinrcn?.v之比：v某种介质的折射率，等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度3. 不同折射率的介质相比较，折射率大的叫光密介质，折射率小的叫光疏介质。

【典型例题】例1. 关于日食和月食，下列说法中正确的是（）页 1 第A. 在月球的本影区里能看到日全食B. 在月球的半影区里能看到日偏食C. 在月球进入地球的半影区时，可看到月偏食D. 在月球全部进入地球的本影区时，可看到月全食解析：本题应理解光直线传播形成影的原理。

第十三章光13.1光的折射三维教学目标1、知识与技能（1）掌握光的反射及反射定律；（2）掌握光的折射及折射定律；（3）掌握介质的折射率的概念，了解介质的折射率与光速的关系。

2、过程与方法：通过观察演示实验，使学生了解到光在两种介质界面上发生的现象(反射和折射)，观察反射光线、折射光线随入射角的变化而变化，培养学生的观察、概括能力，通过相关物理量变化规律的学习，培养学生分析、推理能力。

3、情感、态度与价值观：渗透物理研究和学习的科学态度的教育，实验的客观性与人的观察的主观性的矛盾应如何解决，人的直接观察与用仪器探测是有差别的，我们应用科学的态度看待用仪器探测的结果。

教学重点：光的折射定律、折射率。

折射率是反映介质光学性质的物理量，由介质来决定。

教学难点：光的折射定律和折射率的应用，通过问题的分析解决加深对折射率概念的理解，学会解决问题的方法。

教学方法：引导、探究教学用具：光的折射演示器，附件：接线板、火柴、烟雾发生器及烟雾源、半圆柱透明玻璃、直尺、计算器。

教学过程：第一节光的折射（一）引入初中已学过光的折射规律：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内；折射光线和入射光线分居在法线的两侧；当光从空气斜射入水或玻璃中时，折射角小于入射角；当光从水或玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角。

初中学的光的折射规律只是定性地描述了光的折射现象，而我们今天要定量地进行研究：（二）新课教学演示：将光的激光演示仪接通电源，暂不打开开关，将烟雾发生器点燃置入光的折射演示器中，将半圆柱透明玻璃放入对应的位置，打开开关，将激光管点燃，让一束激光照在半圆柱透明玻璃的平面上，让光线垂直于平面过圆心入射(沿法线入射)，观察：折射情况，a．角度，b．明暗程度与入射光线进行对比。

然后改变入射角进行记录，再次观察能量改变的情况。

1、在两种介质的分界面上入射光线、反射光线、折射光线的能量分配随入射角的增大，反射光线的能量比例逐渐增加，而折射光线的能量比例逐渐减小。

13、1 光的反射、折射学案知识点一光的反射定律:知识点二光的折射定律折射率1．折射现象定义光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向发生改变的现象，如图所示．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；入射角的正弦值与折射角的正弦值成正比．(2)表达式：sinθ1sinθ2＝n12，式中n12是比例常数．3．折射率(1)物理意义：折射率反映介质的光学特征，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折角大，反之偏折角小．(2)定义式：n＝sinθ1sinθ2，不能说n与sinθ1成正比，与sinθ2成反比．折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定．(3)计算公式：n＝cv，因v<c，故任何介质的折射率总大于1.例1．(多选)一束光从空气射向折射率n＝2的某种玻璃的表面，如图所示．i代表入射角，则(BCD)A．当入射角i＝0°时不会发生折射现象B．无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45°C．欲使折射角r＝30°，应以i＝45°的角度入射D．当入射角i＝arctan2时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直E．当入射角大于临界角时，会发生全反射解析：当入射角i＝0°时，光能从空气进入玻璃，故发生了折射现象，A错误；当入射角是90°时，根据折射定律n＝sin isin r，解得r＝45°，所以无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45°，B正确；欲使折射角r ＝30°，根据折射定律n ＝sin i sin r，解得i ＝45°，故C 正确；当i ＝arctan 2，有tan i ＝2，设入射角为i ，折射角为r ，根据折射定律n ＝sin i sin r＝tan i ，解得sin r ＝cos i ，所以反射光线跟折射光线恰好互相垂直，故D 正确；光从空气射入玻璃不会发生全反射，E 错误．折射定律与折射率的应用1．对折射率的理解(1)公式n ＝sin θ1sin θ2中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角．(2)折射率与入射角的大小无关，与介质的密度无关，光密介质不是指密度大的介质．(3)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关．同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小．(4)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率不变．2．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制例2 (2019·济南模拟)如图所示，某透明材料制成的半球形光学元件直立放置，其直径与水平光屏垂直接触于M点，球心O与M 间的距离为10 3 cm.一束激光与该元件的直径成30°角射向圆心O，结果在光屏上出现间距为d＝40 cm的两个光斑，请完成光路图并求该透明材料的折射率．【解析】光屏上的两个光斑分别是激光经光学元件反射与折射的光线形成，其光路图如图所示：依题意，R＝10 3 cm，据反射规律与几何关系知，反射光线形成的光斑P1与M点的距离为：d1＝R tan30°激光束的入射角i＝60°，设其折射角为γ，由几何关系可知，折射光线形成的光斑P2与M点间距为：d2＝R cotγ据题意有：d1＋d2＝d联立各式并代入数据解得：cotγ＝3，即γ＝30°折射率：n＝sin isinγ＝sin60°sin30°＝ 3.【答案】光路图见解析 3【突破攻略】解决光的折射问题的思路(1)根据题意画出正确的光路图．(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准．(3)利用折射定律、折射率公式求解．(4)注意折射现象中光路的可逆性．。

§13、1 光的折射编写人：曹树春审核：高二物理组寄语：是金子总会发光！学习目标：1、认识光的反射和折射，知法线、入射角、反射角、折射角的含义2、理解折射定律，会运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：一是折射定律的应用，二是折射率的测定学习方法：学案引导、合作探究学习过程：【导读】请同学们仔细阅读教材P46-48，完成下列任务【导思】1.光的反射2.光的反射定律3.光的折射4.光的折射定律光的反射和折射a当光从空气斜射入水或玻璃中时，折射角小于入射角b当光从水或玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角c空气中角大d 当入射角增大时，折射角也随着增大 反之减小e 入射角的正弦和折射角的正弦成正比n 122sin 1sin =θθ 小试牛刀1）入射光线、反射光线、折射光线和法线一定在同一平面吗？2）光在发生折射时，反射情况同时存在吗？3）光的反射现象中光路是可逆的，光的折射现象中光路可逆吗？4）为什么我们一般情况下，无论从哪个方向看，都能看清楚观察的物体？原因：5折射率的定义： 折射率的定义式注：折射的原因：研究表明： 光在不同介质中的速度不同，这正是发生折射的原因。

某介质的折射率，等于光在真空中的速度C 与光在介质中的速度之比折射率无单位，任何介质的折射率皆大于16测定玻璃的折射率实验（课本48页）【典例】B1、一束光线从空气射入介质，在界面上发生了发射和 折射，入射点是O 点，则入射光线是 ；反射光线是 ；折射光线是 。

A 300 300 300B CB2、如图13.1-4（课本例题）所示，一个储油桶的底面直径与高均为d。

当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B。

当桶内的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，d。

求油的折射率和光在油中传播的速度？C、B两点相距4【点拨】题中的“恰能看到”，表明人眼看到的是筒侧最低点发出的光线经界面折射后进入人眼的边界光线（是临界状态），根据题意作出光路图，然后据光路的可逆性原理及折射定律便可求出答案来，试试看！（B级）课本问题与练习1、2、3、4、5、反思小结：13、1 光的折射检测卡B1、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存在大气层的情况相比( ) 提示：海市蜃楼A.将提前B.将延后C.在某些地区将提前,在另一些地区将延后D.不变B2.下面哪个图正确地表示了光从空气射入玻璃中的情况？( )B3、当光从介质1射入介质2（二者都不是真空），可能有几种折射情况？A B C D。