【人教版物理】《光的折射》ppt1

答案：30°
解析：由几何关系 sini＝2DR，解得 i＝45° 则由折射定律ssiinnγi＝n，解得 γ＝30° 且 i＝γ＋α2，解得 α＝30°
考点三 测定玻璃的折射率
1．实验目的：会用插针法测定玻璃的折射率，掌握光发生 折射时，入射角和折射角的确定方法．
2．实验原理：如图所示的是两面平行的玻璃砖对光路的侧 移．用插针法找出与入射光线 AO 对应的出射光线 O′B，确定 出 O′点，画出折射光线 OO′，量出入射角 θ1 和折射角 θ2， 据 n＝ssiinnθθ12计算出玻璃的折射率．
【例 2】 有一水池实际深度为 3 m，当垂直水面向下看时， 水的视深为多少？(已知水的折射率为43)
1．观察水中的物体会变浅，是物体真的变浅了吗？ 2．观察水中的物体会变浅，实际看到的是物体的像，要作 出物体的像，至少要用几条光线？ 3．当角度很小时，这个角的正弦跟正切可以近似认为相等 吗？
【解析】 设水池的实际深度为 H，水的视深为 h，从正上 方沿竖直向下的方向观察池底 S 时，由于光的折射现象，其视 深位置为 S′处，观察光路如图所示．
【例 1】 如图所示，光线以入射角 θ1 从空气射向折射率 n ＝ 2的玻璃表面．
(1)当入射角 θ1＝45°时，反射光线与折射光线的夹角 θ 为多 大？
(2)当入射角 θ1 为多大时，反射光线和折射光线垂直？
1．如何确定 θ1 与 θ1′的关系？ 2．如何确定 θ1 与 θ2 的关系？
【解析】 (1)设折射角为 θ2，由 n＝ssiinnθθ12，得 sinθ2＝sinnθ1 ＝sin425°＝12，所以 θ2＝30°.又反射角 θ1′＝45°，则反射光线与 折射光线的夹角 θ＝180°－θ1′－θ2＝105°.
由几何关系和折射定律可知： n＝ssiinnγi，O1O2＝htani＝Htanγ，
考虑到从正上方观察时，角 i 和 γ 均很小， 所以有：sini≈tani，sinγ≈tanγ. 因此，h＝Hn ＝34 m＝94 m＝2.25 m.
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【答案】 2.25 m
如图所示，游泳池宽度 L＝15 m，水面离岸边的高度为 0.5 m，在左岸边一标杆上装有一 A 灯，A 灯距地面高 0.5 m，在右 岸边站立着一个人，E 点为人眼的位置，人眼距地面高 1.5 m， 若此人发现 A 灯经水面反射所成的像与左岸水面下某处的 B 灯 经折射后所成的像重合，已知水的折射率为 1.3，则 B 灯在水面 下多深处？(B 灯在图中未画出)
(2)方法二：图象法 以 sinθ1 值为横坐标、sinθ2 值为纵坐标，建立直角坐标系， 如图所示．描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线．求 解图线斜率 k，则 k＝ssiinnθθ21＝n1，故玻璃砖折射率 n＝1k.
(3)方法三：作图法 在找到入射光线和折射光线以后，以入射点 O 为圆心，以 任意长为半径画圆，分别与 AO 交于 C 点，OO′(或 OO′的延 长线)交于 D 点，过 C、D 两点分别向 NN′作垂线，交 NN′于 C′、D′，用直尺量出 CC′和 DD′的长，如图所示．由于 sinθ1 ＝CCCO′，sinθ2＝DDDO′，且 CO＝DO，所以折射率 n1＝ssiinnθθ12＝ CC′ DD′.
2．光的折射 (1)折射现象 如图所示，当光线入射到两种介质的分界面上时，一部分 光被反射回原来介质，即反射光线 OB.另一部分光进入第 2 种介 质，并改变了原来的传播方向，即光线 OC，这种现象叫做光的 折射现象，光线 OC 称为折射光线．
【说明】 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．
提示：从鱼身上反射的光线由水中进入空气时，在水面上 发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆 着折射光线的方法看去，就会觉得鱼变浅了，眼睛看到的是鱼 的虚像，在鱼的上方，所以叉鱼时要瞄准像的下方，如图所示．
三、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，叫做这种介质的
2入射角 θ1 应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入 射角也不宜太大.
3在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面，更不能把玻璃 砖界面当尺子画界线.
4在以上操作过程中，玻璃砖与白纸相对位置不能变.
5．数据处理 (1)方法一：平均值法 算出不同入射角时的比值ssiinnθθ12，最后求出在几次实验中所 测ssiinnθθ12的平均值，即为玻璃砖的折射率．
方法三在计算玻璃的折射率时，巧妙地将对角度的测量转 化为对长度的测量.
(4)在直线 AO 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 的像挡住 P1 的 像．再在观察者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 及 P1、P2 的像，记下 P3、P4 的b′交 于 O′，直线 O′B 就代表了沿 AO 方向入射的光线通过玻璃砖 后的传播方向．
答案：灯在水面下 4.35 m 深处
解析：如图所示，设水面为 CF，A 到水面 C 的距离为 L1， B 灯与 C 之间的距离为 L2，人眼到 F 之间的距离为 L3，C、D 之 间的距离为 L4，由 A 灯光的反射得L－L4L4＝LL13，代入数据得15－L4L4 ＝10..55＋＋00..55，得 L4＝5 m，对 B 灯光的折射过程 sini＝sin∠CBD ＝ 525＋L22，sinr＝sin∠CAD＝ 525＋12，ssiinnri＝n1＝11.3，代入数据 解得：L2＝4.35 m.
一束光从空气射入某种透明液体，入射角为 40°，在界面上 光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线与折射光线 的夹角是( D )
A．小于 40° B．在 40°与 50°之间 C．大于 140° D．在 100°与 140°之间
解析：因为入射角为 40°，反射角也为 40°，根据折射定律 折射角小于 40°，所以反射光线与折射光线的夹角在 100°与 140° 之间．
总结提能 本题中知道人眼看到的是边界光线，知道人眼顺 着折射光线的反向延长线看去是人眼所见的筒深 9 cm，这是正 确作出光路图的依据．总之，审清题意画出光路图(必要时还可 应用光路的可逆原理画出光路图)，是分析折射问题的关键．
人的眼球可简化为如图所示的模型．折射率相同、半径不 同的两个球体共轴．平行光束宽度为 D，对称地沿轴线方向射入 半径为 R 的小球，会聚在轴线上的 P 点．取球体的折射率为 2， 且 D＝ 2R.求光线的会聚角 α.(示意图未按比例画出)
(2)由公式 n＝ssiinnθθ12看，光从真空斜射向任何其他介质时， 入射角都大于折射角．所以任何介质的折射率都大于 1.
【说明】 折射率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．
【例 3】 一个圆柱形筒，直径为 12 cm，高为 16 cm.人眼 在筒侧壁上方某处观察，所见筒侧壁的深度为 9 cm，当筒中装 满液体时，则恰能看到筒侧壁的最低点，求：
第三章
光及其应用
1 光的折射
01课前自主学习 03课堂效果检测
02课堂考点演练 课时作业
一、光的反射及反射定律 1．光的反射：光从第 1 种介质射到与第 2 种介质的 分界面
时，一部分光会返回到第 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 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．
(1)由图可知：sinθ2＝ d2＋d H2，
sinθ1＝sini＝
d d2＋h2.
则此液体的折射率为：
n＝ssiinnθθ12＝ dd22＋＋Hh22＝ 112222＋＋19622＝43.
(2)光在此液体中的传播速度： v＝nc＝3.0×4 108 m/s＝2.25×108 m/s.
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【答案】 (1)43 (2)2.25×108 m/s
考点二
折射率
1．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，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用 符号 n 表示． 2．物理意义 折射率是反映介质折射光的本领大小的一个物理量．
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＝vc. 4．折射率的大小特点 任何介质的折射率都大于 1. (1)由公式 n＝vc看，由于光在真空中的传播速度 c 大于光在 任何其他介质中的传播速度 v，所以任何介质的折射率都大于 1.
(2)折射定律：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ssiinnθθ12＝n12，式中 n12 是比例常数．
3．光路可逆性 在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的．如果让光线 逆着出射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线出射．
(6)连接 OO′，入射角 θ1＝∠AON，折射角 θ2＝∠O′ON′. 用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正 弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中．
(7)用上述方法分别求出入射角为 30°、45°、60°时的折射角， 查出它们的正弦值，填入表格中．
1玻璃砖应选用宽度较大的，宜在 5 cm 以上.若宽度太小， 则测量误差较大.
日常生活中我们利用光的反射原理服务于我们的生活，试 举几例．
提示：每天我们照镜子，汽车后视镜，公路急转弯处安装 很大的凸面镜等都是利用光的反射为我们服务．
二、光的折射及折射定律 1．光的折射及折射定律
2.光路可逆性 在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的．
有经验的渔民叉鱼时，不是正对着看到的鱼去叉，而是对 着所看到的鱼的下方叉，如图所示．你知道这是为什么吗？