高中物理第四章光第一节光的折射定律课棠互动学案粤教版3-4!
高中物理：4.1《光的折射定律》学案 粤教版选修3-4
光的折射定律 学案 【基础知识归纳】［例1］如图14—2—1所示，在清澈平静的水底，抬头向上观察，会看到一个十分有趣的景象：（1）水面外的景物（蓝天、白云、树木、房屋），都呈现在顶角θ＝97°的倒立圆锥底面的“洞”内；（2）“洞”外是水底的镜像；（3）“洞”边呈彩色，且七色的顺序为内紫外红． 试分析上述水下观天的奇异现象．图14—2—1【解析】 水面外的景物射向水面的光线，凡入射角0≤i ＜90°时，都能折射入水中被人观察到（图a ）．根据折射定律，在i ＝90°的临界条件下 n ＝r i sin sin sin r ＝n n i 1sin =＝sin i 0． 因为水的临界角i 0＝48.5°，所以，倒立圆锥的顶角为θ＝2r ＝2i 0＝97°水底发出的光线，通过水面反射成虚像，也可以在水下观察到．但是由于“洞”内有很强的折射光，所以只有在“洞”外才能看到反射光（尤其是全反射光）造成的水底镜像（图b ）． 光线从空气中折射入水中时，要发生色散现象：红光的折射率最小，偏向角最小；紫光的折射率最大，偏向角最大．因为眼睛感觉光线是沿直线传播的，所以从水中看到的彩色“洞”边，是内紫外红（图c ）．【说明】 本题所给的三种景象对应着三个不同的物理规律：折射、反射和色散．在简要解释物理现象时，首先要将现象和物理规律联系起来，要从规律入手，归纳总结出产生现象的原因．【设计意图】 通过本例说明应用折射、反射和色散的规律分析解释现象的思路方法． ［例2］某水池，实际深h ，垂直水面往下看，其视深为多少？（设水的折射率为n ）【解析】 如图14—2—2，作两条从水底发出的折射光线，一条垂直射出水面，一条入射角小于5°，这两条折射光线延长线的交点就是看到的S 的像，由图可见，像的深度变浅了．在△AS ′O 中，tan α＝h AO'；在△ASD 中，tan γ＝h AO．所以h h '=γαtan tan ① 因为α、γ小于5°，所以tan α≈sin α，tan γ≈sin γ．代入①得h ′＝n h 1sin sin =αγh ．【说明】 在岸上看河底，底变浅；在水中看岸边树，树变高．【设计意图】 通过本例说明视深的求解方法并使学生从理论计算的结果进一步理解观察水中物体变浅的道理．［例3］半径为R 的半圆柱形玻璃砖的横截面如图14—2—3所示，O 为圆心，光线Ⅰ沿半径方向从a 处射入玻璃后，恰在O 点发生全反射．另一条光线Ⅱ平行于光线Ⅰ从最高点b 射入玻璃砖后，折射到MN 上的d 点．测得Od ＝4R ，则玻璃砖的折射率多大？ 【解析】 设光线Ⅱ的入射角和折射角分别为i 、r ，在△bO d 中，bd ＝41722=+Od Ob R ，sin r ＝1717=bdOd ， 由折射定律，有r isin sin ＝n ，即sin i ＝1717n ．又光线Ⅰ与Ⅱ平行，且在O 点恰好发生全反射，有sin i ＝n 1，所以1717n ＝n 1．从而得n ＝417≈2.03【说明】 解答这一类问题要抓住折射定律和全反射的条件这个关键．在分析、研究光路时，常要假设某一条光线恰能符合题意要求，再据此画出其反射、折射或全反射的光路图，作出推断或求解．【设计意图】 通过本例说明利用折射定律和全反射的条件分析解决问题的方法．［例4］如图14—2—4所示，一立方体玻璃砖，放在空气中，折射率为n ＝1.50．平行光束从立方体的顶面斜射入玻璃砖，然后投射到它的一个侧面．问：（1）这光线能否从侧面射出？（2）若光线能从侧面射出，玻璃砖折射率应满足什么条件？【解析】 该题主要考查的内容为折射定律和全反射的条件．正确的分析和解答为：（1）因为玻璃的临界角为C ＝sin －15.11sin 11-=n＝41.8°由图知：折射角r 总小于C ＝41.8，所以折射光在侧面的入射角i ′总大于（90°－41.8°）＝48.2°＞C ，因而光线在侧面要发生全反射而不能射出．（2）因r 总小于临界角，要在侧面能射出，i ′也应小于临界角即r ＜C ，i ′＝（90°－r ）＜C ，所以C ＞45°．这就要求玻璃折射率n 满足：n 1＝sin C ＞sin45°＝22．解得：n ＜2【设计意图】 通过本例说明解决光的折射现象中临界问题的方法．［例5］如图14—2—5所示，三棱镜的横截面是一直角三角形，∠A ＝90°，∠B ＝30°，∠C ＝60°，棱镜材料的折射率为n ，底面BC 涂黑．入射光沿平行于底面BC 的方向射向AB 面，经AB 面和AC 面折射后射出．（1）求出射光线与入射光线延长线间的夹角．（2）为使上述入射光线能从AC 面出射，折射率n 的最大值为多少？【解析】 （1）设光在AB 面上入射角为i ，折射角为α，在AC 面上入射角为β，折射角为r ，由折射定律sin i ＝n sin α，其中i ＝60°，sin α＝n n2360sin 1=︒α＋β＝90° 则sin β＝cos α＝n 23n 4sin 122-=α-对AC 面，由折射率的定义得 sin r ＝n sin β＝n 23423422-=-n n n由δ＝（i ＋α）＋（r －β）得δ＝arcsin 2342-n －30°（2）要使光从AC 面出射，应有sin r ≤1，即2342-n ≤1，解得n ≤27【说明】 入射光线与出射光线之间的夹角δ称为偏向角，从上面计算可以看出偏向角与棱镜的折射率有关，同时，还和顶角有关，顶角越大，偏向角也越大（同一入射角时），即出射光线向底面方向偏折的程度也越大，如果组成三棱镜的介质相对周围是光疏介质，出射光线将向顶角方向偏折．上述入射光应为单色光，如果入射光是复色光，由于三棱镜对于不同色光的折射率不同，出射光线的偏向角度就不同，频率越小的光（例如红光）偏向角越小，频率越大的光，偏向角也越大，这就是三棱镜对复色光有色散作用的原因．【设计意图】 通过本例说明光通过棱镜的折射情况，帮助学生加深理解光的色散现象．【基础练习】1．一束光从空气射向折射率n ＝2的某种玻璃的表面，如图14—2—6所示，i 代表入射角，则①当i ＞45°时会发生全反射现象②无论入射角i 是多大，折射角r 都不会超过45°③欲使折射角r ＝30°，应以i ＝45°的角入射④当入射角i＝arctan2时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直以上判断正确的是A．①②③B．②③④C．①②D．①④【解析】发生全反射的条件之一是：光线从光密介质射向光疏介质，故②对①错．由sin i/sin r＝n可知，③④都对，应选B．【答案】 B2．如图14—2—7所示，把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，且让半球的凸面向上，从正上方（对B来说是最高点）竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的文字，下面的观察记录正确的是①看到A中的字比B中的字高②看到B中的字比A中的字高③看到A、B中的字一样高④看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高A．①④B．只有①C．只有②D．③④【解析】通过立方体观察像比物高，通过球体观察物像重合．如下图所示．【答案】 A3．某种色光在传播过程中，下面说法正确的是A．当它的频率不发生改变时，一定是在同一种介质中传播B．当它的速度由小变大时，一定是从光疏介质进入光密介质C．当它的速度由小变大时，一定是从密度大的介质进入密度小的介质D．当它的波长由长变短时，一定是从光疏介质进入光密介质【答案】 D4．两井口大小和深度相同的井，一口是枯井，一口是水井（水面在井口之下），两井底都各有一只青蛙，则A．枯井中青蛙觉得天比较小，水井中青蛙看到井外的范围比较大B．枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较小C．枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较大D．两只青蛙觉得井口一样大，水井中青蛙看到井外的范围比较大【解析】如图所示，θ1＜θ2，则水井中青蛙看到井外的范围比较大，θ1＞θ2′，故枯井中青蛙觉得天大．【答案】 C5．一单色光通过玻璃三棱镜或玻璃中的三棱气泡，图14—2—8中的光路可能正确的是图14—2—8【答案】 C6．如图14—2—9所示，在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜，里面是空气，一束光A从棱镜的左边射入，从棱镜的右边射出时发生了色散，射出的可见光分布在a点和b点之间（见图14—2—9），则A．从a点射出的光是红光，从b点射出的光是紫光B．从a点射出的光是紫光，从b点射出的光是红光C．从a点和b点射出的光都是红光，从ab中点射出的光是紫光D．从a点和b点射出的光都是紫光，从ab中点射出的光是红光【答案】 B7．如图14—2—10所示，MNP是一全反射棱镜，眼睛从这个全反射棱镜中看到物体AB像的情况是图14—2—10①像在P M的上方②像在P N的下方③像是倒立的虚像④像是倒立的实像以上判断正确的是A．①④B．②③C．①③D．②④【答案】 B【能力突破】8．在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形透光平面，若透光圆面的半径匀速增大，则光源正A．加速上升B．加速下沉C．匀速上升D．匀速下沉【答案】 D9．abc为全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如图14—2—11所示，一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点O的位置保持不变，改变光线的入射方向（不考虑自bc面反射的光线）A．使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出B．使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则紫光将首先射出C．使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面D．使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面【解析】白光由从红到紫七种色光组成，同一种介质对它们的折射率，从红光到紫光逐渐增大．在同一种介质中产生全反射，它们的临界角不同．由公式sin C ＝n 1，n 越小，C 越大．红光折射率最小，则临界角最大．光垂直入射到ac 面，在ab 面发生全反射，则临界角C ≤45°．当光沿顺时针方向偏转入射，其入射角C 减小，如图（1）所示，首先小到红光临界角以下，红光先射出ab 面，A 对B 错．当光沿逆时针方向偏转入射，其入射角增大，不可能有光线在ab 面上射出，C 、D 都错．如图（2）所示．【答案】 A10．三棱镜的横截面的三个角分别为∠A ＝10°，∠B ＝80°，∠C ＝90°，如图14—2—12所示，一束单色光垂直于三棱镜的一个侧面BC 射入三棱镜中，这束光在棱镜中需要经过几次全反射才能折射到空气之中（设光在这种棱镜中发生全反射的临界角为42°），作出光路图，并回答．【解析】 由图和反射定律知，每经过一次反射，光线的入射角减小10°，第5次时入射角为40°，小于临界角，故不再发生全反射．【答案】 光路图如下图所示．四次全反射．11．如图14—2—13所示，一根竖直插入水中的杆AB ，在水中部分长1.0 m ，露出水面部分长0.3 m ，已知水的折射率为34，则当阳光与水平面成37°时，杆AB 在水下的影长为_______m ．图14—2—13【解析】 光路如图所示．sin r ＝sin53°/n ＝0.6，则r ＝37°，影长s ＝0.3tan53°＋1·tan37°＝1.15 m【答案】 1.1512．水中一标竿齐水面的刻度为零，水面以上刻度为正，以下刻度为负．人浮于水面与标竿相距L 处，且水面上标竿的2/2 m 刻度的倒影与水下－2m 刻度的像重合．若水的折射率为2，要看到水面上2/2 m 刻度的倒影与水下－5m 的刻度的像重合，人需后退的距离为多少？【解析】 由r i sin sin ＝n 可求得L ＝1 m ．再由n ＝r i ''sin sin 可求得x ＝1 m ．【答案】 1 m※13．单色细光束射到折射率n ＝2的透明球表面，光束在过球心的平面内，入射角i ＝45°．研究经折射进入球内后又经内表面反射一次，再经球面折射后射出的光线，如图14—2—14所示，（图上已画出入射光和出射光）图14—2—14（1）在图上大致画出光线在球内的路径和方向．（2）求入射光与出射光之间的夹角α．（3）如果入射的是一束白光，透明球的色散情况与玻璃相仿，问哪种颜色光的α角最大，哪种颜色光的α角最小?【解析】 （1）如下图所示（2）由折射定律 r i sin sin ＝n ①得sin r ＝2122/2sin ==n i r ＝30°由几何关系及对称性，有 2α＝r －（i －r ）＝2r －i ② α＝4r －2i ②′ 以r ＝30°，i ＝45°代入得 α＝30°（3）红光α最大，紫光α最小． 【答案】 （1）如图；（2）30°；（3）红光α最大，紫光α最小。
物理：4.1_光的折射定律_学案1(粤教版选修3-4)
§4。
1 光的折射定律【学习目标】一、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．二、过程与方法三、通过观察演示实验，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,培养观察、概括能力，通过相关物理量变化规律的学习,培养分析、推理能力．四、情感、态度与价值观五、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．【学习重点】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．【知识要点】(1）光的折射现象如图所示,当光线射到两种介质的分界面上时，一部分光被反射回原来的介质，即反射光线OB.另一部分光进入第二种介质，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。
实验证明，折射光线仍在入射面内，与入射光线分居法线两侧，折射光线与法线的夹角称为折射角 （r ）。
（2）折射定律①内容：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.②折射率：光从真空斜射入某种介质发生折射时,入射角i 的正弦跟折射角r 的正弦之比n ，叫做这种介质的折射率:ri n sin sin。
（3）折射现象中的光路可逆上一节讲到反射现象中光路是可逆的，那么折射现象中光路是否可逆呢?回答是肯定的，光路也可逆。
在图中,人所看到的物体的位置比实际位置要“浅”。
假若水中有一条鱼，鱼所看到外面物体的位置会怎样？如图所示,物点S 发出的光 （或反射的光）射向水面并发生折射，我们取其中两条光线研究，两折射光线被鱼眼接收,则鱼看到物点S 的位置是在S’点。
【问题探究】问题1。
怎样理解折射率?解答:（1)折射率是用光线从真空射入介质，入射角正弦与折射角正弦之比定义的,由于光路可逆,入射角、折射角随光路可逆而“换位”,因此，在应用时折射率可记忆为n=sin （真空角)/sin(介质角)。
光的折射定律-粤教版选修3-4教案
光的折射定律-粤教版选修3-4教案一、教学目标1.了解光的折射定律的概念；2.掌握光的折射定律的表述方式；3.理解光在不同介质中的传播规律；4.能够运用光的折射定律解决相关问题。
二、教学重点1.光的折射定律的概念；2.光的折射定律的表述方式；3.光在不同介质中的传播规律。
三、教学难点1.运用光的折射定律解决相关问题。
四、教学内容根据教学目标、教学重点和教学难点，本节课的具体教学内容如下：1. 光的折射定律的概念（1）引入：介绍光的折射现象。
（2）学习：介绍光的折射定律的概念。
光的折射定律是指：光线从一种介质射入另一种介质时，在两种介质的交界面上，入射角与折射角的正弦之比恒定。
（3）讨论：探讨什么是折射角、入射角和正弦值。
2. 光的折射定律的表述方式（1）学习：介绍光的折射定律的三种表述方式。
a.$ \frac{sin i}{sin r}=\frac{v_1}{v_2} $b.$ \frac{sin i}{sin r}=n_{21} $c.$ n_1 sin i=n_2 sin r $（2）导出：导出以上三种表述方式。
3. 光在不同介质中的传播规律（1）引入：介绍光在不同介质中的传播现象。
（2）学习：介绍光在不同介质中的传播规律。
a.真空中光的速度等于光速常数 c。
b.光在不同介质中的传播速度不同。
c.光线入射到介质表面时，发生反射和折射。
（3）观察：观察并分析光在三种不同介质中的传播。
4. 运用光的折射定律解决相关问题（1）学习：介绍如何利用光的折射定律解决问题。
（2）实例：通过实例演示如何运用光的折射定律解决问题。
五、教学方法本课将采取以下教学方法：1.讲授法：教师通过演示、讲解等方式，向学生介绍光的折射定律等相关知识。
2.分组探究法：教师将学生分成小组，让他们自主探究光在不同介质中的传播规律。
3.实验法：通过实验演示光在不同介质中的传播现象，加深学生对相关知识的理解。
六、教学评价本节课将采用以下评价方式：1.课堂回答：教师在讲解时，不定期提问学生，或通过课堂问答的方式，考察学生对光的折射定律等相关知识的理解。
新教材粤教版选择性必修第一册 第四章 第一节 光的折射定律 学案
第一节光的折射定律1．理解光的折射定律，并能用来解释和计算有关的问题。
2．理解折射率的概念，知道折射率与光速的关系。
3．会依据光的折射定律作出光路图，知道光路是可逆的。
知识点一光的折射定律[情境导学](1)甲、乙两个图中，虚线代表什么？(2)观察筷子和鱼的像，说明出现这种现象的原因。
提示：(1)出射光线的反向延长线。
(2)光线发生了折射。
[知识梳理]1．折射现象：光从第一种介质射到第二种介质的分界面时，一局部光会进入第二种介质的现象。
2．折射定律：(1)内容：当光线从空气射入介质时，发生折射，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i的正弦与折射角γ的正弦成正比。
(2)公式：sin isin γ＝n。
[初试小题]1．判断正误。
(1)一束光从空气进入水中时，传播方向一定发生变化。
(×)(2)光的反射现象中，光路是可逆的，光的折射现象中，光路是不可逆的。
(×)(3)折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍。
(×)(4)光在同一种均匀介质中传播时，也可以发生折射现象。
(×)2．一束光线从空气射向玻璃，发生折射，入射角为α。
以下四幅光路图正确的选项是()解析：选A一束光线从空气射向玻璃，发生折射，入射角为α，折射角小于入射角α；光线在分界面上还会发生反射，应选项A正确。
3．思考题。
在透明玻璃杯的杯底放一枚硬币，然后倒入一些水。
在某一位置时，可以看到大、小两枚硬币，如下图。
尝试解释这种现象。
提示：小硬币是硬币反射的光经过水面折射进入空气，再经过玻璃发生两次折射进入眼睛后，人眼所看到的像；大硬币是硬币反射的光经过水射入玻璃(类似凸透镜)，再由玻璃射入空气，经过两次折射进入眼睛后，人眼所看到的像。
知识点二 折射率[知识梳理]1．折射率：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i 的正弦与折射角γ的正弦之比n ，叫作这种介质的折射率，即n ＝sin i sin γ。
高中物理 第四章 光的折射 第1讲 光的折射定律学案 教科版选修3-4.doc
第1讲 光的折射定律[目标定位] 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.4.会依据光的反射定律和折射定律作出光路图．一、光的反射和折射现象当光射到两种介质的分界面时，一部分光仍回到原来的介质里继续传播的现象，叫做光的反射；另一部分光进入第二种介质继续传播的现象叫做光的折射．二、光的折射定律1．折射定律：入射光线、折射光线和法线在同一平面内，入射光线与折射光线分居法线两侧，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数．2．公式：sin i sin r＝n想一想 光在两种介质的界面发生反射和折射现象时，反射光线、折射光线和入射光线的传播速度是否相同？答案 光在不同介质中的传播速度不同．反射光线和入射光线是在同一介质中，故它们两个的传播速度相同；折射光线和入射光线不在同一介质中，故它们两个的传播速度不同．三、介质的折射率1．把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i 的正弦值与折射角r 的正弦值的比值，叫做这种介质的折射率．n ＝sin isin r2．折射率与光速的关系：介质的折射率n ，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．n ＝c v3．任何介质的折射率都大于1.想一想 当光从水射入空气发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做水的折射率，这种说法正确吗？为什么？答案 不正确．空气可以作为真空处理，根据折射率的定义可知光从空气射入水发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做水的折射率.一、对折射率的理解1．折射率是一个反映介质的光学性质的物理量，其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．2．应用n ＝sin isin r 计算介质折射率时，注意i 为真空中的光线与法线夹角，不一定为入射角；r 为介质中光线与法线的夹角，也不一定为折射角．例1 (多选)关于折射率，下列说法正确的是( ) A ．根据sin isin r ＝n 可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比B ．根据sin isin r ＝n 可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比C ．根据n ＝cv可知，介质的折射率与光在该介质中的光速成反比D ．同一频率的光由真空进入某种介质时，折射率与光在介质中的波长成反比 解析 介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，故选项A 、B 均错；由于真空中的光速是个定值，故n 与v 成反比是正确的，选项C 正确；由于v ＝λf ，当f 一定时，v 与λ成正比，又n 与v 成反比，故n 与λ也成反比，选项D 正确．答案 CD借题发挥 折射率n 反映了介质的光学性质，它的大小只由介质本身和入射光的频率决定，与入射角和折射角的大小无关，切不可认为n 与入射角的正弦成正比，与折射角的正弦成反比．例2 (多选)两束不同频率的单色光a 、b 从空气平行射入水中，发生了如图1所示的折射现象(α>β)．下列结论中正确的是( )图1A ．在水中的传播速度，光束a 比光束b 大B ．在水中的传播速度，光束a 比光束b 小C ．水对光束a 的折射率比水对光束b 的折射率小D ．水对光束a 的折射率比水对光束b 的折射率大解析 由公式n＝sin i sin r ，可得折射率n a <n b ，C 正确，D 错误；由v ＝cn ，n a <n b 知v a >v b ，A 正确，B 错误．答案 AC二、光的折射定律的应用 解决光的折射问题的基本思路： 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、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角．3．利用折射定律n ＝sin i sin r 、折射率与光速的关系n ＝cv 列方程，结合数学三角函数的关系进行运算．例3 如图2所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d ，当桶内无油时，从某点A 恰能看到桶底边缘上的某点B ，当桶内油的深度等于桶高的一半时，在A 点沿AB 方向看去，看到桶底上的C 点，C 、B 相距14d .由此可得油的折射率n ＝________；光在油中传播的速度v ＝________m/s.(结果可用根式表示)图2解析 作出光路图如图所示．由题意知，sin α＝22，sin β＝d4d22＋d42＝15＝55， 故油的折射率n ＝sin αsin β＝102，光在油中传播的速度v ＝c n＝610×107m/s. 答案102610×107借题发挥 在解决光的折射问题中正确画出光路图是前提，利用几何关系确定边、角关系是关键．例4 Morpho 蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，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如图3所示．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 ，两片之间空气层厚度为h .取光在空气中的速度为c ，求光从a 到b 所需的时间t .图3解析 设光在鳞片中的折射角为γ，由折射定律知，n ＝sin isin γ在鳞片中传播的路程l 1＝2d cos γ，传播速度v ＝c n ，传播时间t 1＝l 1v解得t 1＝2n 2dc n 2－sin 2i，同理，在空气中的传播时间t 2＝2hc cos i则t ＝t 1＋t 2＝2n 2dc n 2－sin 2i ＋2hc cos i.答案 见解析对折射率的理解1．(多选)光从真空射入某介质，入射角i 从零开始增大到某一值的过程中，折射角r 也随之增大，则下列说法中正确的是( )A ．比值i r不变 B ．比值sin isin r不变C ．比值sin isin r 是一个大于1的常数D ．比值sin isin r是一个小于1的常数解析 由折射率概念可知：折射率与介质有关，对于同一束光，介质的折射率不变，即n ＝sin i sin r 不变，又n ＝cv ，故n 始终大于1. 答案 BC光的折射定律的应用2．一条光线从空气射入折射率为2的介质中，入射角为45°，在界面上入射光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线和折射光线的夹角是( )A ．75°B ．90°C ．105°D ．120°解析如图所示，根据折射定律sin i sin r ＝n ，则sin r ＝sin i n ＝sin 45°2＝12，r ＝30°，反射光线与折射光线的夹角θ＝180°－45°－30°＝105°，C 正确．答案 C3.两束细平行光a 和b 相距为d ，从空气中互相平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图4所示，若玻璃对a 的折射率小于对b 的折射率．当它们从玻璃砖的下表面射出后，有( )图4A ．两束光仍平行，间距等于dB ．两束光仍平行，间距大于dC ．两束光仍平行，间距小于dD ．两束光不再相互平行解析 作出两束光线在平行玻璃砖的光路图．根据n a ＝sin i sin r a ，n b ＝sin isin r b，由题意知n a <n b ，r a ＞r b ，故d ′>d .光线经两侧面平行的玻璃砖后方向不变，折射光线平行．B 对．答案 B4．一小孩站在宽6 m 的河边，在他正对面的岸边有一距离河面高度为3 m 的树，树的正下方河底有一块石头，小孩向河面看去，同时看到树顶和石头两者的像且重合．若小孩的眼睛离河面的高度为1.5 m 如图5所示，河水的折射率为43，试估算河水深度．图5解析 光路图如图所示，得n ＝sin αsin β，由几何关系得1.5tan α＋3tan α＝6，解得 tanα＝43，sin α＝45，P 点至树所在岸边的距离为3tan α＝4 m ，设河水深度为h ，则 sin β＝442＋h2，由以上几式解得h ＝5.3 m.答案 5.3 m题组一 光的反射现象和折射现象1．(多选)关于光的反射与折射现象，下列说法正确的是( ) A ．光发生反射时，光的传播方向一定改变 B ．光发生反射时，光的传播方向可能偏转90° C ．光发生折射时，一定伴随着反射D ．光发生折射时，光的传播方向可能偏转90°解析 由光的反射定律可知，反射角等于入射角，不管入射角多大，光发生反射时，光的传播方向都要改变，选项A 正确；光发生反射时，当入射角等于45°时，光的传播方向偏转90°，选项B正确；光从一种介质射到两种介质的分界面时，一定有部分光发生反射，选项C正确；光发生折射时，光的传播方向偏转一定小于90°，选项D错误．答案ABC2．关于光的折射现象，下列说法正确的是( )A．光的传播方向发生改变的现象叫光的折射B．光由一种介质进入另一种介质，传播方向一定改变C．人观察盛水容器的底部，发现水变浅了D．若光从空气射入液体中，它的传播速度一定增大答案 C3．如图1所示是一束光从空气射向某介质在界面上发生了反射和折射现象的光路图，下列判断中正确的是( )图1A．AO是入射光，OB为反射光，OC为折射光B．BO是入射光，OC为反射光，OA为折射光C．CO是入射光，OB为反射光，OA为折射光D．条件不足，无法确定解析法线与界面垂直，根据反射角等于入射角，反射光线、折射光线和入射光线都位于法线两侧．入射角大小等于反射角，可知CO为入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线．答案 C4．如图2所示为地球及其大气层，高空有侦察卫星A接收到地球表面P处发出的光信号，则A感知到的发光物应在( )图2A．图中P点B．图中P点靠近M的一侧C．图中P点靠近N的一侧D．以上位置都有可能解析由于大气层的存在，侦察卫星在A处接收到的P处发出的光信号的光路大致如图中实线所示，由图可知选项B正确，A、C、D错误．答案 B5．井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井(如图3所示，水面在井口之下)，两井底部各有一只青蛙，则( )图3A．水井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星B．枯井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星C．水井中的青蛙觉得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星D．两只青蛙觉得井口一样大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星解析这是一道典型的视野问题，解决视野问题的关键是确定边界光线和确定是谁约束了视野等．如本题中由于井口边沿的约束，而不能看到更大的范围，据此作出边界光线如图所示．由图可看出α＞γ，所以水井中的青蛙觉得井口小些；β＞α，所以水井中的青蛙可看到更多的星星，故选项B正确，A、C、D错误．答案 B题组二折射率及折射定律6．(多选)有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种介质，光线的传播方向以及光线与介质分界面的夹角如图4所示，由此可以判断( )图4A．光在介质Ⅱ中传播的速度最小B．介质Ⅲ的折射率最小C ．光在介质Ⅰ中的传播速度最大D ．介质Ⅲ的折射率最大解析 由图可知，光在介质Ⅰ中的入射角大于在介质中的折射角，而在介质Ⅱ中的入射角小于在介质Ⅲ中的折射角，说明介质Ⅱ的折射率最大、介质Ⅲ的折射率最小，由n ＝c v可知，光在介质Ⅱ中传播的速度最小、介质Ⅲ中最大，选项A 、B 正确，C 、D 错误．答案 AB7．以往，已知材料的折射率都为正值(n >0)．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n <0)，称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i 与折射角r 依然满足sin isin r＝n ，但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n ＝－1, 正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( )解析 折射线与入射线应位于法线的同一侧，故选项A 、D 错误．因为材料折射率n ＝－1，在电磁波由空气进入介质的入射点，sin α＝－sin (－β)，得α＝β，则C 项错．答案 B8.如图5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，从AC 射出进入空气，测得出射光线与AC 夹角为30°，则棱镜的折射率为( )图5A ．12B ．22C ． 3D ．33解析 顶角A 为30°，则光从AC 面射出时，在玻璃中的入射角i ＝30°.由于出射光线和AC 的夹角为30°，所以折射角r ＝60°.由光路可逆和折射率的定义可知n ＝sin rsin i＝3，C 项正确．答案 C9.现代高速公路上的标志牌都使用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向反射，标志牌上的字特别醒目．这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的，如图6所示，反光膜内均匀分布着直径为10 μm 的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为3，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射的入射角应是( )图6A ．15°B ．30°C ．45°D ．60°解析 已知入射光线和出射光线平行，所以光在三个界面上改变了传播方向，光线在玻璃珠的内表面反射时具有对称性，由此可作出光路图如图所示．由几何关系可知i ＝2r ① 根据折射定律有n ＝sin i sin r ②由①②可得i ＝60°. 答案 D10．如图7所示，一块两面平行的玻璃砖平放在纸面上，将它的前、后两个边界PQ 、MN 记录在纸面上．若单色光沿纸面从真空中以入射角60°从MN 表面射入时，光通过玻璃砖的时间为t ；若保持入射光的方向不变，现撤去玻璃砖，光通过PQ 、MN 之间的区域的时间也为t ，那么，这块玻璃砖对该入射光的折射率为( )图7A ．2 B． 3 C ．1.5D ． 2解析 设玻璃砖的厚度为d ，折射率为n ，折射角为r，则d cos r v ＝d cos r c n＝nd c cos r ＝t ，dcos 60°c ＝2d c ＝t ，n ＝sin 60°sin r，可得n ＝3，选项B 正确．答案 B11．如图8所示，一束激光从O 点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上表面的A 点射出．已知入射角为i ，A 与O 相距l ，介质的折射率为n ，试求介质的厚度d .图8解析 设射入介质时折射角为r ，由折射定律得sin i sin r＝n ，由几何关系得l ＝2d tan r ，解得：d ＝n 2－sin 2i2sin il答案n 2－sin 2i2sin il12.一半径为R 的14球体放置在水平桌面上，球体由折射率为3的透明材料制成．现有一束位于过球心O 的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图9所示．已知入射光线与桌面的距离为3R2.求出射角θ.图9解析 设入射光线与14球体的交点为C ，连接OC ，OC 即为入射点的法线．因此，图中的角α为入射角．过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B．依题意，∠COB＝α.又由△OBC知sin α＝32，α＝60°.设光线在C点的折射角为β，由折射定律得sin αsin β＝3，由以上两式得β＝30°.由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角γ(如图)为γ＝α－β＝30°，由折射定律得sin γsin θ＝13，因此sin θ＝32，θ＝60°.答案60°13．一长直杆长1.5 m，垂直立于底部平坦、水面平静无波的游泳池中，露出水面部分高0.3 m，当阳光以与水面成37°的夹角入射时，杆在游泳池底部所成的影长为多少？(已知水的折射率n＝43.)解析由题意作图如图所示，依据折射定律n＝sin isin r，得sin r＝sin in＝sin 53°43＝35，r＝37°，影长s＝0.3×tan 53° m＋1.2×tan 37° m＝0.3×43m＋1.2×34m＝1.3 m.答案 1.3 m14.一束光线射到一个玻璃球上，如图10所示．该玻璃球的折射率是3，光线的入射角是60°.求该束光线射入玻璃球后第一次从玻璃球射出的方向．(用与入射光线的夹角表示)图10解析 光线射入玻璃球后第一次从玻璃球射出的光路如图所示．由折射定律得sin i 1sin r 1＝n ，sin i 2sin r 2＝1n.由△AOB 为等腰三角形，则i 2＝r 1.由几何关系知r 1＋∠1＝60°，i 2＋∠2＝r 2，又由图知，∠3是出射光线相对于入射光线的偏折角，且∠3＝∠1＋∠2.联立以上各式解得∠3＝60°，即第一次从玻璃球射出的光线与入射光线的夹角为60°.答案 与入射光线的夹角为60°。
2020版物理粤教版3-4课件：第4章 第1节-第2节
在学会测量长方体玻璃砖的折射率后,思考如何测量玻璃三棱镜 的折射率?
答案:见解析 解析:对于玻璃三棱镜折射率的测定,其方法与球形玻璃折射率 的测定方法是一样的:(1)在玻璃的一侧竖直插两枚大头针P1和P2。 (2)在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4,使从另一侧隔着玻璃观察 时,大头针P4、P3和P2、P1的像恰好在一条直线上。(3)移去玻璃和 大头针后得到如图所示的光路图,可以按光 路图确定入射光线AO,出射光线O'B,则 OO'为折射光线。(4)用量角器量出i、r, 即可求出折射率
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第一节 光的折射定律 第二节 测定介质的折射率
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一、光的折射及折射定律 1.光的折射及折射定律
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2.折射角与光速的关系 光密介质和光疏介质:光在某些介质中的传播速度慢,这些介质叫 做光密介质;在某些介质中的传播速度快,这些介质叫做光疏介质。
(2)①过P1、P2作直线与bb'交于O; ②过P3、P4作直线与bb'交于O'; ③利用刻度尺找到OO'的中点M; ④过O点作bb'的垂线CD,过M点作bb'的垂线与aa'相交于N,如图
所示,连接ON;
⑤∠P1OD=θ1,∠CON=θ2。
答案:见解析。
一二三
知识精要
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典题例解 迁移应用
如果要拍摄自己在镜中的照片,应怎样操作? 答案:因为光反射时光路是可逆的,所以自己如能从镜中看到照 相机镜头,即可拍出自己在镜中的照片。
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高中物理 第4章 光 第1节 光的折射定律教师用书 粤教版选修34
第一节光的折射定律1．(3分)光在同一种均匀介质中如何传播？【答案】沿直线传播2．(3分)光在传播过程中遇到不透明物体将会怎样？【答案】不能继续传播，要发生反射3．(4分)光在传播过程中遇到另一种透明物质时又会如何？【答案】垂直介面入射时直线传播不垂直时光束要发生折射学生P43一、光的折射规律的实验探究1．光的折射光从一种介质射向两种介质的分界面时，一部分光线进入另一种介质而偏向另一个传播方向的现象．2．入射角与折射角入射角：入射光线与法线之间的夹角，一般用i表示．折射角：折射光线与法线之间的夹角，一般用γ表示．3．折射定律(1)内容：折射光线、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；入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．(2)表达式：sin isin γ＝n.二、折射角与光速的关系1．光密介质和光疏介质(1)光密介质：光在其中的传播速度慢的介质．(2)光疏介质：光在其中的传播速度快的介质．2．折射角与光速的关系入射光线所在介质中的传播速度v 1、折射光线所在介质中的传播速度v 2与折射角γ的关系是sin i sin γ＝v 1v 2. 三、折射率1．定义 光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i 的正弦与折射角γ的正弦之比，叫做这种介质的折射率．用n 表示．2．定义式n ＝sin i sin γ. 3．折射率与光速的关系n ＝c v .学生P 43一、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．光路可逆折射现象中光路是可逆的． 分析光的折射问题时，应先画出光路图，确定好界面和法线入射角、折射角均以法线为标准来确定，而不能以界面为标准二、对折射率的正确理解1．关于正弦值当光由真空中射入某种介质中，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．中，为介质中的光线与法线的夹角，不一定为折射角一、光的折射现象的分析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( )A．将提前B．将延后C．某些地区将提前，在另一些地区将延后D．不变【导析】将大气层看成数层折射率由上到下(地球表面)依次增大的均匀介质层叠合而成的；光由折射率较小的介质斜射向折射率较大的介质时，光线将向法线偏折，以上两点相结合即可确定光在大气中的传播情况．【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点的人将在太阳到达A′点时看到日出；而地球表面有大气层时，由于空气的折射率大于1，并且离地球表面越近，大气层的密度越大，折射率越大，太阳光将沿如图所示AB曲线进入在B处的人眼中，使在B处的人看到日出，但在B处的人认为光是沿直线传播的，则认为太阳位于地平线上的A′点，而此时太阳还在地平线以下，相当于日出时刻提前了，所以无大气层时日出的时间将延后．故选B .【答案】 B 建一个光在折射率逐渐增大的介质中传播的物理模型是顺利解决此题的关键，1．如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越大的介质( )A ．折射角越大，表示这种介质对光线的偏折作用越大B ．折射角越大，表示这种介质对光线的偏折作用越小C ．折射角越小，表示这种介质对光线的偏折作用越大D ．折射角越小，表示这种介质对光线的偏折作用越小【解析】 由介质折射率定义式n ＝sin i sin γ可知，当光以相同的入射角i 射入不同介质时，折射率越大的介质中光的折射角越小，偏折越大，故C 对．【答案】 C二、介质折射率的计算光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直．(真空中的光速c ＝3.0×108m/s)(1)画出折射光路图；(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度；(3)当入射角变为45°时，折射角等于多大；(4)当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？说明理由．【导析】 先画出玻璃与空气的界面，再过入射点作出界面的垂线即为法线，然后根据光的反射定律和折射定律作出入射光线、反射光线和折射光线．求出折射角γ后，据n ＝sin i sin γ求出n ，当入射角变化时，sin i sin γ这一比值保持不变，即玻璃的折射率并不改变，据n ＝c v求出v . 【解析】 (1)由题意知入射角i ＝60°，反射角β＝60°，折射角r ＝180°－60°－90°＝30°，折射光路图如图所示．(2)n ＝sin i sin γ＝sin 60°sin 30°＝3， 据n ＝c v 得v ＝c n ＝3.0×1083m/s ， v ＝1.7×108 m/s.(3)据n ＝sin i sin γ得sin γ＝sin i n， 把sin i ＝sin 45°＝22及n ＝3代入上式，可求得：sin γ＝66， 所以γ＝arcsin 66. (4)折射率不会变化，折射率由介质和入射光的频率决定，而跟入射角的大小无关．【答案】 (1)见解析 (2)1.7×108 m/s (3)arcsin66 (4)见解析本题考查反射定律，2．一个圆柱形筒，直径12 cm ，高16 cm.人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9 cm ，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低点．求：(1)此液体的折射率；(2)光在此液体中的传播速度．【解析】 根据题中的条件作出光路图如图所示．(1)由图可知．sin γ＝d d 2＋H 2，sin i ＝d d 2＋h 2折射率：n ＝sin i sin γ＝d 2＋H 2d 2＋h 2＝122＋162122＋92＝43. (2)传播速度：v ＝c n ＝3.0×10843m/s ＝2.25×108 m/s. 【答案】 (1)43(2)2.25×108 m/s1．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【解析】 由n ＝sin i sin γ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i 共同决定的，所以A 、B 均错误；由n ＝c v可知，介质的折射率越大，光在该介质中的速度越小，故C 错误，D 正确．【答案】 D2．关于光的折射现象，正确的判断是( )A ．光的传播方向发生改变的现象叫光的折射B ．折射定律是托勒密发现的C ．人观察盛水容器的底部，发现水变浅了D ．若光从空气射入液体中，它的传播速率一定增大【解析】 光的传播方向发生改变可以是反射，也可以是折射，A 选项错；折射定律是斯涅耳发现的，B 项错；人观察盛水的容器底部，发现水变浅，这是折射现象，C 项对；由折射定律知光从空气射入液体速度应减小，D 项错．【答案】 C3．如图4－1－1所示，有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种介质，光线的传播方向以及光线与介质分界面的夹角如图中所示，由此可以判断( )图4－1－1A ．光在介质Ⅱ中的传播速度最小B ．介质Ⅲ的折射率最小C ．光在介质Ⅰ中的传播速度最大D ．介质Ⅲ的折射率最大【解析】 由相对折射率和绝对折射率的关系可知：n 1sin45°＝n 2sin40°，n 1<n 2，n 2sin26°＝n 3sin40°，n 2>n 3，而n 1sin45°sin26°＝n 3sin 240°，所以n 1>n 3，即n2>n1>n3，B项对，D项错．由n1v1＝n2v2＝n3v3＝c，可知v2<v1<v3，A项对，C项错．【答案】AB4．如图4－1－2所示，光线以入射角θ从空气射向折射率n＝2的透明介质表面，则当入射角为45°时，反射光线与折射光线的夹角为多少？图4－1－2【解析】当入射角为45°时，可由折射定律算出其折射角为30°，故反射光线与折射光线间的夹角为180°－45°－30°＝105°.【答案】105°。
2024-2025学年高中物理第四章光的折射1光的折射定律教案教科版选修3-4
1. 课前自主探索
教师活动：
- 发布预习任务：通过学校在线学习平台，发布关于光的折射定律的预习资料，包括PPT、教学视频和预习指导文档，明确预习目标和要求。
- 设计预习问题：围绕光的折射现象，设计问题如“光从空气进入水中，为什么会有折射现象？”和“你能想到哪些生活中的折射实例？”引导学生自主思考。
- 培养学生的团队合作精神和解决问题的能力。
3. 课后拓展应用
教师活动：
- 布置作业：根据光的折射定律，布置相关的课后习题，要求学生完成并提交。
- 提供拓展资源：推荐相关的科学文章、视频和在线模拟实验，供学生进一步学习。
- 反馈作业情况：及时批改作业，给予学生个性化的反馈和指导。
学生活动：
- 完成作业：学生认真完成作业，巩固课堂所学。
- 拓展学习：利用提供的资源，进行深入的拓展学习。
- 反思总结：学生对自己的学习过程进行反思，总结学习收获和不足。
教学方法/手段/资源：
- 自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。
- 反思总结法：帮助学生形成反思习惯，促进自我提升。
作用与目的：
- 巩固学生对光的折射定律的理解和应用能力。
- 通过拓展学习，拓宽学生的知识视野。
【讲解与演示】（15分钟）
1. 详细讲解斯涅尔定律的三个要点：入射光线、折射光线和法线在同一平面内；入射角和折射角的正弦值成正比；光从光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角。
2. 通过实验演示，让学生直观地理解光的折射现象及折射定律。
【练习与讨论】（10分钟）
1. 分组讨论：如何运用光的折射定律解释生活中的实例，如凸透镜成像、水中物体看起来位置变化等。
2. 布置练习题：根据光的折射定律，计算光从空气进入水中的折射角。
2018-2019学年粤教版选修3-4光的折射定律 第1课时教案
光的折射【教学目标】一．知识目标：1、理解折射定律的确切含义，并能用来解释光现象和计算有关的问题；2、理解折射率（指绝对折射率）的定义，以及折射率是反映介质光学性质的物理量；3、知道折射率与光速的关系，并能用来进行计算。
二．能力目标：1．能在学习光的传播和反射的基础上提出新的问题，培养提出问题的能力；2．通过实验观察、认识折射现象，培养学生初步观察的能力；3．使学生进一步了解科学探究活动过程，培养学生初步的探究能力；4. 体验由折射引起的错觉。
三．情感目标：1．有与他人交流和合作的精神、敢于提出自己不同的见解；2．逐步领略折射现象的美妙，获得对自然现象的热爱、亲近的感觉；3．借助课堂小实验、多媒体课件和丰富的网上资料，培养学生热爱物理、热爱科学的情感。
【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，由介质本身来决定。
【教学难点】1．了解光在发生折射时，光路的可逆性；2．解释有关光的折射现象。
【教学难点的突破】１、设置实验，让学生有切身体会；２、引导学生自己作出光路图来解释光的各种折射现象。
【教学过程】一、创设情景、引入新课1．多媒体播放各种光的奇妙美丽的现象。
2．光的发展史：从17世纪波、粒二种学说，到19世纪波动说的完美，再到二十世纪的波粒二象性。
二光的反射定律学生回忆光的反射现象和光的反射定律：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。
三光的折射1、回忆光的折射现象：折射光线、入射光线、法线在同一平面内；折射光线和入射光线分居法线两侧。
2、重做光的折射演示实验，定性演示折射角和入射角的关系：①入射角增大，折射角增大；② 入射角减小，折射角减小。
3、折射角和入射角之间到底有什么定量关系呢？我们又怎样找到这些物理量呢？学生分组实验:两面实验器材：平行的玻璃砖,大头针，量角器，三角板，白纸。
学生讨论怎样测得入射角和折射角。
引导学生做实验：①光是沿直线传播的，现在我们没有激光等各种光源，怎么利用现有的实验器材确定一条光线？ ②怎样确定入射光线和折射光线？尤其是玻璃中的折射光线怎么确定下来？③请设计一个表格记录实验数据。
2024-2025学年高中物理第四章光的折射1光的折射定律教案1教科版选修3-4
3.小组讨论和课堂展示环节，培养了学生的合作能力和表达能力，增强了课堂的互动性。
（二）存在主要问题
1.在课堂讨论中，部分学生表现出较强的依赖性，缺乏独立思考和解决问题的能力。
2.在实验操作中，部分学生对实验设备的操作不够熟练，影响了实验结果的准确性。
2.辅助材料：收集光的折射现象的相关图片、图表和视频，以便在课堂上进行展示和讲解，帮助学生更好地理解光的折射定律。
3.实验器材：准备实验所需的玻璃棒、水、三棱镜等器材，并确保其完整性和安全性，以便学生进行实验操作和观察。
4.教室布置：将教室布置成实验操作区和讨论区，以便学生在实验和小组讨论时能够有合适的环境。
（2）引导学生观察生活中的光的折射现象，思考光的折射定律在其中的应用。
（3）邀请光学实验设备的制作原理和操作方法的专家进行讲座，提供必要的指导和帮助。
（4）组织学生进行光的折射主题的研究项目，鼓励学生创新和实践，提高学生的研究能力。
反思改进措施
（一）教学特色创新
1.导入环节采用提问和展示相结合的方式，激发了学生的兴趣和思考能力。
3.学生可能遇到的困难和挑战：在学习光的折射定律时，学生可能会对光速变化、入射角和折射角之间的关系感到困惑。此外，进行实验时，学生可能对实验操作的精确性和数据处理的准确性存在困难。此外，将理论知识应用于实际问题解决中，也是学生面临的挑战之一。
教学资源准备
1.教材：确保每位学生都有《教科版选修3-4》教材，以便跟随教学进度进行学习。
过程：
将学生分成若干小组，每组选择一个与光的折射相关的主题进行深入讨论。
小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。
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第一节 光的折射定律
课堂互动
三点剖析
1.光的折射现象和折射定律
光的折射现象
光从一种介质射入另一种介质时,传播方向改变的现象叫光的折射.
注意：当光垂直于两种介质的界面入射时,入射光线和折射光线都与界面垂直,折射光线与入射光线同向,这是一种特殊现象.
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;入射角的正弦跟折射角的正弦成正比.用公式表示为：2
1sin sin θθ=n 注意：上式是在光从空气斜射向介质的情况下推出的,θ1为入射角,θ2为折射角. 在折射现象中光路是可逆的.
2.折射率以及与光速的关系
折射率n
定义式：n=2
1sin sin θθ 概念：光从真空中射入某种介质时,入射角θ1的正弦与折射角θ2的正弦之比n,叫做该种介质的绝对折射率,简称折射率.
注意：折射率的定义式为度量式,n 没有单位,且n ＞1.
折射率与光速的关系n=v
c 注意：光在真空中的速度跟在空气中的速度相差很小,通常情况下可以认为光从空气射入某种介质时入射角的正弦与折射角的正弦之比是那种介质的折射率.
光发生折射从一种介质进入另一介质后，频率保持不变，但光速和波长都要变化.真空中光
速最大为3×108 m/s.
各个击破
【例1】如图4-1-1所示,一束光线从空气射入介质,在界面上发生了反射和折射,入射点是O 点,则入射光线是_____________;反射光线是_____________;折射光线是_____________.
图4-1-1
答案：CO OB OA
类题演练1
如果光线以大小相等的入射角,从真空射入不同介质,若介质的折射率越大,则( )
A.折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越大
B.折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越小
C.折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越大
D.折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越小
解析：根据折射定律,2
1sin sin θθ=n,当光以相等的入射角从真空向介质入射时，sin θ1一定,n 越大,sin θ2就越小,sin θ2越小说明光偏离原来的程度就越大,故B 、C 正确
答案：B 、C
【例2】光线以30°入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面上,它的反射光线与折射光线的夹角为90°,则这块玻璃的折射率为( )
图4-1-2
A.0.866
B.1.732
C.1.414
D.1.500
解析：作出光路图如图4-1-2所示,α为入射角,β为反射角,r 为折射角.由光的反射定律得α=β=30°,由几何知识得β+γ=90°
光从AO 入射后从OC 折射,根据光路可逆原理,如果光从CO 入射一定从OA 折射,这时空气中的入射角为γ,玻璃中的折射角为α,所以有n=︒
︒=30sin 60sin sin sin αγ=1.732 答案：B
2.某种介质的折射率是1.5,光在这种介质中的传播速度为多大?
解析：根据折射率与光速的关系式n=v c 得v=5
.11000.38
⨯m/s=2.0×108 m/s 答案：2.0×108
m/s。