第3课时 光的折射 全反射
第十三章 第3讲 光的折射 全反射.pptx
圆心偏折
侧移
应用
10
测定玻璃的折射率
改变光的传播方向
全反射棱镜，改变光的传播方向
教材整合·双基过关
思维探究·考点突破
【例1】 [2018·全国卷Ⅲ，T34(2)]如图4，某同学在一张水平放 置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O点)，然后用横截面为 等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边 上。D位于AB边上，过D作AC边的垂线交AC于F。该同学在D 点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记 的像；过O点做AB边的垂线交直线DF于E；DE＝2 cm，EF＝ 1 cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)
25
教材整合·双基过关
思维探究·考点突破
2. [2017·全国卷Ⅲ，34(2)]如图9所示，一半径为R的玻璃半 球，O点是半球的球心，虚线OO′表示光轴(过球心O与半 球底面垂直的直线)。已知玻璃的折射率为1.5。现有一 束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面 射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)。求 ①从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大 值；
C.波长越长的光在光纤中传播的速度越大
D.若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以
同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射
24
教材整合·双基过关
思维探究·考点突破
@《创新设计》
解析 当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反 射，故选项 A 正确，B 错误；波长越长的光，频率越小，介质对它的折射率 n 越小， 根据公式 v＝nc，光在光纤中传播的速度越大，故选项 C 正确；根据 sin C＝n1知，折射 率越大，全反射临界角越小，红光的折射率小，则全反射临界角大，若紫光恰能发生 全反射，则红光不能发生全反射，故选项 D 正确。 答案 ACD
光的反射和折射（第3课时）
新知讲解
实验结论：光从空气斜射入水或玻璃中时，折射光线 向法线偏折，折射角小于入射角。入射角增大时，折 射角也增大。光垂直射到水或玻璃中时，折射光线与 入射光线在同一直线上。
新知讲解
思考讨论 （1）光在折射现象中，光的传播路线是可逆吗？
空气 水
光在折射现象中，光的 传播路线是可逆的。
新知讲解
（2）如果有一束光从水中斜射入空气中时，折射光线将怎样偏离？请 比较折射角与入射角的大小。
D．太阳光在树荫下形成圆形光斑。
拓展提高
1、光在水中的传播速度为空气中传播速度的3/4，光在玻璃中的 传播速度为空气中传播速度的2/3，当光从空气中斜射入水中时， 折射光线偏向法线；当光线从空气中斜射入玻璃中时，折射光线 也偏向法线。你认为，当光线从水中斜射入玻璃中时，折射光线 会_偏__向__（选填“偏离”或“偏向”）法线。你猜想的理由是 __当__光__从__传__播__速__度__大__的__介__质__斜__射__入__传__播__速__度__小__的__介__质__中__时________ __折__射__光__线__偏__向__法__线_____________________________
A
N
i 空气
O水 γ
B N′
光从空气射入水 中的光路图。
新知讲解
2、折射光线、法线、折射角 （1）OB:折射光线 （2）法线NN′:O为光的入射点过入射 点与水面（两种物质的分界面）垂直 的直线NN′叫做法线；
A
N
i 空气
O水 γ
B N′
（3）折射角∠γ:折射角折射光线与法线之间的夹角叫做折射角
新知讲解
课堂练习
1、一束光从空气斜射到某液面上发生反射和折射，入射光线与液 面成30°角(如图所示)，反射光线与折射光线的夹角为83°，则反射 角的大小为__6_0_°_，折射角的大小为__3_7_°_.
光的折射与全反射
光的折射与全反射光是一种电磁波，在传播过程中会遇到不同介质的边界，如空气和水、空气和玻璃等。
当光从一个介质传播到另一个介质时，会出现折射和全反射现象。
本文将介绍光的折射和全反射的原理以及相关应用。
一、光的折射原理光的折射是指当光从一种介质传播到另一种介质时，由于介质密度不同，其传播速度也会发生变化，从而导致光线改变传播方向的现象。
光的折射遵循斯涅尔定律，即入射光线、折射光线以及法线三者在同一平面上，并且入射角和折射角之间满足以下关系：n1*sinθ1 = n2*sinθ2其中，n1和n2分别表示两种介质的折射率，θ1为入射角，θ2为折射角。
光的折射现象可以解释为光在不同介质中传播速度不同导致的，当光从光密度较高的介质传播到光密度较低的介质时，折射角度会增大；而当光从光密度较低的介质传播到光密度较高的介质时，折射角度会减小。
二、全反射现象全反射是指当光由光密度较高的介质射向光密度较低的介质时，入射角大于临界角时，光线不会穿过界面，而是完全反射回原介质的现象。
临界角是指入射角的临界值，当入射角大于临界角时，光线会发生全反射。
临界角的计算公式为：θc = arcsin(n2/n1)其中，n1和n2分别表示两种介质的折射率，θc为临界角。
全反射现象在光纤通信中得到广泛应用。
光纤是一种以光信号作为信息传输的介质，借助光的全反射特性，可以实现信号在光纤内的长距离传输。
光纤具有小损耗、大带宽等优点，被广泛应用于电话、网络等通信领域。
三、光折射与实际应用光的折射现象在我们日常生活中也有许多实际应用。
例如，透镜是利用光折射原理制成的光学元件，能够使光线发生折射从而实现对光的集中、分散等功能。
透镜广泛应用于照相机、望远镜、显微镜等光学仪器中。
另外，眼睛的角膜和晶状体也是利用光的折射原理实现对光的聚焦。
当光进入眼睛时，经过角膜和晶状体的折射作用，最终在视网膜上形成清晰的像，使我们能够看到周围的物体。
四、总结光的折射和全反射是光在不同介质中传播时的常见现象。
第15章 第3课时 光的折射 全反射
多维课堂突破 课时规范训练
大一轮复习 ·物理
2．(多选)若某一介质的折射率较大，那么( BD ) 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
sin θ1 1 解析：选 BD.由 ＝n，且 n＞1，可得 sin θ2＝nsin θ1，A sin θ2 c 1 错误，B 正确；又因为 n＝v，得 v＝nc，C 错误、D 正确．
大一轮复习 ·物理
第 3 课时
光的折射
全反射
基础知识落实
多维课堂突破
课时规范训练ຫໍສະໝຸດ 大一轮复习 ·物理知识梳理 一、光的折射与折射率 1．折射 光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象． 2．折射定律(如图) (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
基础知识落实
多维课堂突破 课时规范训练
大一轮复习 ·物理
自我诊断 1．判断下列说法是否正确 (1)光的传播方向发生改变的现象叫光的折射． ( × ) (2)折射率跟折射角的正弦成正比．( × ) (3)入射角足够大，也不一定能发生全反射． ( √ ) (4)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定增大． ( × ) (5)已知介质对某单色光的临界角为 C， 则该介质的折射率等 1 于 .(√ ) sin C (6)密度大的介质一定是光密介质．( × )
基础知识落实
多维课堂突破
课时规范训练
大一轮复习 ·物理
解析：选 ADE.由几何知识得到激光束在 C 点的折射角 r＝ sin α 3 30° ， 由 n＝ 得， sin α＝nsin r＝ ， 得 α＝60° ， 故 A 正确． 激 sin r 2 光束从 C 点进入玻璃球时， 无论怎样改变入射角 α， 在 D 点的入 射角等于 C 点的折射角，根据光路可逆性原理得知，光束不可能 在 D 点发生全反射， 一定能从 D 点折射出玻璃球， 故 B 错误． 光 的频率由光源决定， 则激光束穿越玻璃球时频率不变， 选项 C 错 c c 误．激光束在玻璃球中传播的速度为 v＝n＝ ，由 v＝λf 得 λ 3 3c ＝ ，选项 D 正确．当光束沿玻璃球直径方向射入，路程最长， 3f 2R 2 3R 传播时间最长为 t＝ v ，可得 t＝ c ，选项 E 正确．
第五节 光的反射和折射(第3课时——折射)21版
4.光垂直射到水或玻璃表面中，在水或玻璃中传播方 向 不变。
入射光线 A 法线
入射角
O
折射角
C
5.光从水或玻璃等透明物质斜射到空气表面时，折 射光线向法线 偏离 ，折射角 大于入射角。
光在折射现象中，光的传播路线是可逆的。
空气 水
四、折射基本作图
1、光从空气中斜射入水中，画出反射光线、折射光 线，标出入射角、反射角和折射角。
空气
αβ
水 γ
2、光从水中斜射入空气中，画出反射光线、折射光 线，标出入射角、反射角和折射角。
空气
ห้องสมุดไป่ตู้
γ
水
βα
3、光从空气射入玻璃砖的路径
玻璃
空气
传播方向没有变化，但发生了一些偏移
思考：光路图对吗？
1
2
玻璃砖
错
对！
五、折射现象在生活中应用 1.筷子真的折断了吗？
光折射形成的虚象 像比物体高（浅）
3、在图 2-62中，标出入射光线、反射光线和折射光线，
并标出光线的传播方向。
反射光线
入射光线
折射光线
4、一束光线在空气和玻璃两种介质表面发生反射和折射，
请在图中标出入射光线、反射光线、折射光线的方向。
判断入射角、折射角的大小及玻璃在界面的哪一方。
A 玻璃在界面的右边
F
G
空气 C
30°
30° O
60°
20° D 玻璃
E
入射光线是
EO
B ，反射光线是
OF
，
折射光线是 OG ，法线是 CD 。 入射角为 30°，折射角为 20°。
5、一束光线斜射入容器中，并在容器底A处形成一 个光斑，这时向容器中逐渐加水，则光斑的位置将
第3讲 光的折射、全反射 讲义
第3讲光的折射、全反射➢教材知识梳理一、光的折射定律与折射率1．折射现象：光从一种介质进入另一种介质时传播方向________的现象．2．折射定律内容：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________；入射角的正弦与________成正比．3．1定义：光从真空射入某种介质发生折射时，________与________之比，叫作这种介质的折射率．2定义式：n＝________．折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定．二、全反射1．条件：1光从________介质射向________介质；2入射角________临界角．2．临界角：折射角等于90°时的入射角．若光从光密介质折射率为n射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则in C＝________．三、光的散、棱镜1．光的散：含有多种颜的光被分解为________的现象叫作光的散．白光通过三棱镜会分解为红、橙、________、、________、靛、紫七种单光．2．光谱：含有多种颜的光被分解后，各种光按其波长的________排列．答案：一、1改变2两侧折射角的正弦3．1入射角的正弦折射角的正弦2错误!二、11光密光疏2大于或等于三、1单光黄蓝2有序【思维辨析】1无论是折射光路，还是全反射光路都是可逆的．2光线从光疏介质进入光密介质，入射角等于临界角时发生全反射现象．3若光从空气中射入水中，它的传播速度一定增大．4在同一种介质中，光的频率越大，折射率越大．5折射率跟折射角的正弦成正比．6只要入射角足够大，就能发生全反射．7折射定律是托勒密发现的．8密度大的介质一定是光密介质．答案：1√2×3×4√5×6×7×8×➢考点互动探究考点一全反射现象的理解及应用对全反射的理解1光的反射和全反射现象均遵循光的反射定律，光路均是可逆的．2光线射向两种介质的界面时，往往同时发生反射和折射现象，但在全反射现象中只发生反射现象，不发生折射现象，当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光线了．3光从光密介质射向光疏介质时，随着入射角增大，反射光的能量增强，折射光的能量减弱，当入射角增大到临界角时，折射光的能量减小到零，发生全反射现象，折射光线消失．1 如图15-36-1所示，玻璃球冠的折射率为错误!，其底面镀银，底面的半径是球半径的错误!；在过球心O 且垂直于底面的平面纸面内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点．求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角．图15-36-1[解析] 设球半径为R，球冠底面中心为O′，连接OO′，则OO′⊥AB令∠OAO′＝α，有co α＝错误!＝错误!即α＝30°由题意知MA⊥AB所以∠OAM＝60°设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，光线的光路图如图所示．设光线在M点的入射角为i、折射角为r，在N点的入射角为i′，反射角为i″，玻璃折射率为n由于△OAM为等边三角形，有i＝60°由折射定律有in i＝n in r代入题给条件n＝错误!得r＝30°作底面在N点的法线NE，由于NE∥AM，有i′＝30°根据反射定律，有i″＝30°连接ON，由几何关系知△MAN≌△MON，故有∠MNO＝60°则∠ENO＝30°∠ENO为反射角i″，ON为反射光线．这一反射光线过球心经球面再次折射后不改变方向．所以，经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角β为β＝180°－∠ENO＝150°式题1 平板玻璃中的全反射[2021·全国卷Ⅱ] 一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r 的圆形发光面，在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上，已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线不考虑反射，求平板玻璃的折射率．答案：错误![解析] 如图所示，考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A′点发生折射，根据折射定律有n in θ＝in α式中，n是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角．现假设A′恰好在纸片边缘．由题意，在A′点刚好发生全反射，故α＝错误!设AA′线段在玻璃上表面的投影长为L，由几何关系有in θ＝错误!由题意，纸片的半径应为R＝L＋r联立以上各式得n＝错误!式题2 棱镜中的全反射[2021·新课标全国卷Ⅱ] 如图15-36-2所示，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A＝30°，∠B＝60°一束平行于AC边的光线自AB＝错误!⑨式题折射定律的综合应用[2021·陕西五校三模] 如图15-36-6所示为一巨大的玻璃容器，容器底部有一定的厚度，容器中装一定量的水，在容器底部有一单点光源，已知水对该光的折射率为错误!，玻璃对该光的折射率为15，容器底部玻璃的厚度为d，水的深度也为d求：光在真空中的传播速度为c1该光在玻璃和水中传播的速度；2水面形成的光斑的面积仅考虑直接由光源发出的光线．图15-36-6答案：1错误!c错误!c2错误![解析] 1由v＝错误!得，光在水中的速度为v1＝错误!c光在玻璃中的速度为v2＝错误!c2根据几何关系画出光路图，如图所示．光恰好在水和空气的分界面发生全反射时in C＝错误!＝错误!在玻璃与水的分界面上，由相对折射关系可得错误!＝错误!解得in θ＝错误!代入数据可计算出光斑的半径r＝d tan θ＋tan C＝错误!＋错误!d水面形成的光斑的面积S＝πr2＝错误!考点四测定玻璃的折射率考向一实验原理与步骤1．实验原理实验原理如图15-36-7所示，当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B，从而求出折射光线O1O2和折射角θ2，再根据n＝错误!或n＝错误!错误!考向二数据处理与误差分析处理数据的3种方法：1．计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值in θ1和in θ2，算出不同入射角时的错误!，并取平均值．2．图像法：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作in θ1in θ2图像，由n＝错误!可知图像应为直线，如图15-36-11所示，其斜率为折射率．图15-36-113．单位圆法：以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′如图15-37-12所示，in θ1＝错误!，in θ2＝错误!，OE＝OE′＝R，则n＝错误!＝错误!只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n图15-36-122 在做“测定玻璃折射率n”的实验时：1甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab和cd时不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些，如图15-36-13甲所示，以后的操作都正确．但画光路图时，将折射点确定在ab和cd上，则测出的n值将________．图15-36-132乙同学为了避免笔尖接触玻璃砖的界面，画出的a′b′和c′d′都比实际界面向外侧平移了一些，如图乙所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折射点都确定在a′b′和c′d′上，则所测出的n值将________．3丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行．这时测出的n值将________．答案：1不变2偏小3不受影响[解析] 1由图甲可以看出玻璃砖平移以后，折射角不变，入射角相同，故测得的折射率将不变；2乙同学的操作使入射角不变，折射角变大，由n＝错误!知，测得的折射率偏小；3丙同学同样可根据入射光线和出射光线确定玻璃砖内折射光线，从而确定入射角和折射角，只要第二个界面不发生全反射即可，测出的折射率不受影响．式题某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器．如图15-36-14所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BCAB＝2021m，B，求该人造树脂材料的折射率n[答案] 错误!或15[解析] 设折射角为γ，由折射定律in 30°＝n in γ，由几何关系知in γ＝错误!错误!错误!错误!蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图见题图．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d，，求光从a到b所需的时间t[答案] 错误!＋错误![解析] 设光在鳞片中的折射角为γ，根据折射定律有in i＝n in 1＝错误!，传播速度v＝错误!，传播时间t1＝错误!，解得t1＝错误!，同理，在空气中的传播时间t2＝错误!，则t＝t1＋t2＝错误!＋错误!。
CHⅣ光的折射与全反射1`光的折射(3课时)
CH Ⅳ光的折射与全反射1、光的折射(3课时)教学目标：1.知识与技能（1）了解介质的折射率与光速的关系；（2）掌握光的折射定律（3）掌握介质的折射率的概念（4）会用折射定律解释简单的现象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器材：光的折射激光演示器．教法学法：问题导学/实验演示／讨论／探究/讲授教学过程设计：第1课时——折射定律与折射率1、复习引入新课我们在第二章里学过由惠更斯原理可以推导出波的反射和折射定律。
回顾反射定律和折射定律。
这里波的反射定律与初中的光的反射定律是一样的，而且第三章里我们又学过光也是电磁波谱中的一部分。
那么光的折射是否也遵循波的折射定律呢？2、由光的折射实验演示得出折射定律：将光的激光演示仪接通电源，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：提示学生要从两个方面即（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．最后进行概括、归纳、小结．（1）明暗程度：明暗程度表明了反射光和折射光的能量关系：右下表是科学家测定的当光从空气射到某种玻璃的界面上时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．从中我们可以看出：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．（2）角度：关于光的折射，究竟有什么样的定量规律？在一千多年前，人们就开始在思考、探索这个问题。
光的折射与全反射
光的折射与全反射光的折射和全反射是光线在不同介质中传播时出现的现象，它们在光学中具有重要的意义。
本文将详细介绍光的折射和全反射的概念、原理以及相关应用。
一、光的折射光的折射是指光线在两种不同介质中传播时，由于介质的折射率不同而改变传播方向的现象。
根据斯涅尔定律，光的入射角、折射角以及两种介质的折射率之间存在着一定的关系。
斯涅尔定律可以用下面的公式表示：n1*sin(θ1) = n2*sin(θ2)其中，n1和n2分别代表两种介质的折射率，θ1和θ2分别代表入射角和折射角。
折射现象广泛存在于日常生活中。
例如，当光线从空气射入水中时，由于水的折射率大于空气，光线会向法线弯曲，这就是折射现象。
又如，眼镜和透镜的工作原理也是基于光的折射，通过改变光线的传播方向来实现矫正视力等目的。
二、全反射全反射是指当光线从光密介质射向折射率较小的光疏介质时，入射角大于临界角时，光线不从界面透射而全部反射回原来的介质中。
临界角可以通过下面的公式计算得出：θc = arcsin(n2/n1)其中，θc代表临界角，n1和n2分别代表两种介质的折射率。
全反射现象常见于光线从光密介质（如玻璃）射向空气或真空时的界面上。
在光纤通信中，就广泛应用了全反射原理。
当光线入射到光纤的界面上，如果入射角小于临界角，光将被光纤传导。
但是，当入射角大于临界角时，光将发生全反射，只能在光纤内部传播，从而实现信号的传输。
三、应用与意义光的折射和全反射在科学研究和实际应用中具有重要意义。
在科学研究方面，通过研究光的折射和全反射，我们可以深入了解光在不同介质中的传播规律，探索光的性质和特性。
同时，这些现象也为光学仪器和设备的研发提供了理论依据。
在实际应用方面，光的折射和全反射广泛应用于光学器件、光纤通信、光学传感器等领域。
以光纤通信为例，通过全反射原理来传输光信号，实现了高速、远距离的信息传递。
此外，光的折射和全反射还被应用于医疗设备、光学显微镜、光学测量仪器等领域，为科学研究和现代工程技术的发展做出了贡献。