四川省广安市岳池县第一中学高中物理41 光的折射定律学案 教科版选修34
【2019-2020】高中物理第四章光的折射第1节光的折射定律教学案教科版选修3_4
教学资料参考范本【2019-2020】高中物理第四章光的折射第1节光的折射定律教学案教科版选修3_4撰写人：__________________部门：__________________时间：__________________对应学生用书P49[自读教材·抓基础]1．光的反射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。
2．光的折射现象(1)光的折射：图4－1－1如图4－1－1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的介质，即反射光线OB。
另一部分光进入第二种介质继续传播的现象，即光线OC，叫做光的折射，光线OC称为折射光线。
折射光线与法线的夹角称为折射角r。
(2)入射角与折射角：在如图4－1－2所示光路中：图4－1－2①MN表示界面，PQ表示法线。
②AO表示入射光线，OB表示折射光线。
③∠3表示入射角，∠1表示折射角。
(3)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别位于法线的两侧，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比是一个常数，即＝n，n为比例常数。
[跟随名师·解疑难]1．对折射定律的理解(1)“同面内”：“折射光线与入射光线、法线在同一平面内”，这句话大体上说明了三线的空间位置：折射光线在入射光线与法线决定的平面内，即三线共面。
(2)“线两旁”：“折射光线与入射光线分居在法线两侧”，这句话把折射光线的位置又作了进一步的确定，使得折射光线的“自由度”越来越小。
(i>0)(3)“正比例”：“入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数”，即＝n，折射角r随入射角i的变化而变化，入射角i的正弦与折射角r的正弦之比是定值，当入射光线的位置、方向确定下来时，折射光线的位置、方向就确定了。
所以，光的折射定律是光从一种介质射向另一种介质中时，在传播过程中遵循的必然规律。
2．光线偏折的方向(1)如果光线从折射率(n1)小的介质射向折射率(n2)大的介质，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大(减小)，折射角也会增大(减小)。
1.光的折射定律-教科版选修3-4教案
光的折射定律-教科版选修3-4教案一、概述本教案以教科版选修3-4为基础，针对光的折射定律进行教学设计。
通过本文的学习，可以了解光的折射和反射的基本原理，掌握光的折射定律的推导方法和应用，提高学生的实验操作能力和科学思维能力。
二、知识点1.光线定义2.光的折射和反射3.折射角和入射角之间的关系4.光的折射定律的推导5.光的折射定律的应用三、教学目标1.知道光的折射和反射的概念和基本原理；2.掌握光的折射定律的推导方法和应用；3.认识到光的折射定律在生活中的实际应用；4.提高实验操作能力和科学思维能力。
四、教学内容和步骤1. 光的折射和反射1.1 前置知识光线，光的直线传播。
1.2 师生互动引导学生了解光的折射和反射的现象和基本原理。
1.3 实验演示通过实验演示，展示光的反射和折射的过程，让学生观察和思考。
2. 折射角和入射角之间的关系2.1 前置知识平面镜和反射角定义。
2.2 师生互动通过交互式讨论，让学生了解光线的入射角、反射角和折射角的概念和关系。
3. 光的折射定律的推导3.1 前置知识空气和玻璃的折射率的定义。
3.2 实验演示通过实验演示，证实光线在过渡介质中的折射规律。
3.3 数学推导根据光的直线传播和折射规律，推导得出光的折射定律。
4. 光的折射定律的应用4.1 前置知识菲涅尔透镜。
4.2 实践操作通过实践操作，应用光的折射定律，制作菲涅尔透镜，展示其在凸透镜上的作用。
五、教材参照光的折射定律-教科版选修3-4。
六、教学反思本教案的设计以任务为导向，注重实践操作和思维启发。
同时，引导学生不断思考光的折射和反射的现象和规律，促进科学思维的发展。
在教学过程中，要注重个性化教学，适时引导学生自主探索，提高学习兴趣和积极性。
教科版高中物理选修3-4《光的折射定律》学案
4.1《光的折射定律》学案【学习目标】1.知道反射定律的确切含义，并能用来解释有关现象.2.知道反射现象中光路是可逆的，并能用来处理有关问题.3.知道平面镜成像特点及作图方法.4.理解折射定律的确切含义，并能用来解释有关的光现象和计算有关的问题.5.知道折射光路是可逆的，并能用来处理有关的问题.6.知道折射率的定义及其与光速的关系，并能用来进行有关的计算.【学习重点】光的折射定律.折射率概念.【学习难点】光的折射定律和折射率的应用.【预习巩固】1．光的反射定律：______________、______________和法线在同一平面内，并分居法线两侧，___________角等于___________角。
2．光的折射定律：______________、______________和法线在同一平面内，并分居法线两侧，______________________与______________________成正比。
3．某种介质的折射率等于光在_____________中的传播速度c与光在_____________中的传播速度v的比值，即n=___________。
4．在平面镜中看到的时钟钟面的像如图所示，则此时钟所指的时刻为（）A．9∶20B．3∶40C．2∶40D．4∶505．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°6．一束光从空气射入某种透明液体，入射角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（）A．小于40°B．在40°与50°之间C．大于140°D．在100°与140°与间7．光线从空气射向玻璃砖，当入射光线与玻璃砖表面成30°角时，折射光线与反射光线恰好垂直，则此玻璃砖的折射率为（）A．2B．32C．23D．38．一束光由空气入射入某介质，入射角为60°，其折射光线恰好与反射光线垂直，则光在该介质中的传播速度为（）A．2×108m/sB．3×108m/s3×108m/sC．23×108m/sD．39．由某种透明物体制成的等腰直角棱镜ABO，两腰都为16cm，且两腰与Ox 和Oy轴都重合，如图所示，从BO边的C点注视A棱，发现A棱的位置在D点，在C、D两点插上大头针，测出C点的坐标为(0，12)，D点的坐标为(9，0)，则该透明物质的折射率为（）A．n＝34 B．n＝45 C．n＝23 D．n＝67。
光的折射定律》学案教科版选修3-4.doc
温故追本溯源推陈方可知新基础自学落实重点互动探究学案1光的折射定律［学习目标定.位］1.认识光的折射现象2理解光的折射定律，并能用其解释和计算有关问题.3.理解折射率 的定义及其与光速的关系.知识•储备区N知识链接 1. 波的反射：波遇到障碍物会 的现象. 2. 波的折射：当波由-•种介质进入另一种介质后，传播方向发生 的现象. N 新知呈现一、 光的折射定律 1. 入射光线、折射光线和法线在 内，入射光线与折射光线分居 ： 与 • • ・之比为一常数，即瓷=n(式中n 为比例常数) Olli 1在光的折射现象中，光路 二、 介质的折射率n 1. 定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i 的正弦值与折射角r 的 的比值. 2. 折射率与光速的关系：某种介质的折射率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，即n=S 任何介质的折射率n 都 1(填“大于”、“小于”或“等于”).学习•探究区一、反射定律和折射定律皎洁的月光下，在清澈的湖面上我们能通过水面看到刀亮的倒影.同时，刀光能够照亮水中的鱼和草，这 说明光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光返回到空气中，那么这两部分光的去向遵从什 么规律呢？［要点提炼］1. 光的反射(1) 反射现象：光从一种介质射到它与第'二种介质的时，一部分光会返回到第一种介质的现象. (2) 光的反射遵循反射定律：反射光线与入射光线、法线处在 内，反射光线与入射光线分别位 于；反射角 入射角. (3) 在光的反射现象中，光路2. 光的折射(1)光的折射现象光从一种介质照射到两种介质的时，一部分光另一利介质并改变传播方向的现象，称为光的折射现象.(2)折射定律(如图1所小)折射光线、入射光线和法线在内，入射光线与折射光线分居；与之比为一常数，即dill 1(3)在光的折射现象中，光路3.注意：入射角、反射角和折射角不是光线与界面的央角，而是光线与法线的央角；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•界而入射时光的传播方向就不变化.二、折射率［问题设计］光由真空以相同的入射角射向不同的介质时，折射角是不同的，为什么？［要点提炼］1.折射率(1)定义式：n=滂.⑵折射率与光速的关系：n=32.对折射率n的理解(1)由于c>v,故任何介质的折射率都(填“大于"、“小于"或“等于” )1.⑵折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由及入射光的决定，与入射角、折射角的大小(3)01为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角：而02为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角，产生这种现象的原因是由于光路的可逆性.(4)介质的折射率与介质的密度没有必然联系.N典例精析一、反射定律和折射定律的应用【例1】一束光线从空气射入折射率为皿的介质中，入射角为45。
四川省广安市岳池县第一中学高中物理43 光的全反射学案 教科版选修34
光的全反射学案3理解光的全反射，会利用.2.]1.理解光疏介质和光密介质，了解“疏”与“密”是相对的[学习目标定位了解全反射棱.4.全反射解释有关现象.3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射并能画出相应的光路图镜和光导纤维．光在两种介质的分界面发生反射时，反射角等于入射角，当发生折射时，)、“折射角”之间的关系“反射角”(填“入射角”、一、光疏介质和光密介质，两种介质相比较，折射率 1 ，折射率越大，光在其中传播的速度就任何介质的折射率都的介质叫做光疏介质．的介质叫做光密介质，折射率射二、全反。
当入射角增大到某一角度，使折射1．当光从光密介质射到光疏介质的界面时，同时发生折射和时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射，这时的入射角叫做角达到1＝sin C.与介质的折射率时，发生全反射的临界角Cn的关系是：．当光从介质射入空气2(真空)n三、光导纤维光纤通信利用了光的原理，它的优点是容量，能量衰减，抗干扰能力强，传输速率等．一、全反射[问题设计]如教材图所示，让光沿着半圆柱形玻璃砖的半径射到它的平直的边上．在这个边与空气的界面上会发生反射和折射．逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化．[要点提炼]1．光疏介质和光密介质任何介质的绝对折射率都1，折射率越大，光在其中传播的速度就越小，两种介质相比较，折射率较大的介质叫光密介质，折射率较小的介质叫光疏介质．2．全反射现象11＝sin C.时的入射角称为全反射临界角，简称临界角，用C表示，(1)临界角：n(2)全反射发生的条件①光从介质射入介质．②入射角临界角．(3)全反射遵循的规律①折射角随着入射角的增大而增大，折射角增大的同时，折射光线的强度减弱，亮度，而反射光线的强度增强，亮度②当入射角增大到某一角度(即临界角)时，折射光线完全消失(即折射角为)，入射光线的能量反射回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律．[延伸思考]为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮？二、全反射的应用[问题设计]1．如图1所示，自行车后面有尾灯，它虽然本身不发光，但在夜间行驶时，从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯上时，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车．那么自行车的尾灯利用了什么原理？图12．素有“光纤之父”之称的华裔科学家高锟博士，因在“有关光在纤维中的传输以用于光学通讯方面”取得的突破性成就，获得了2009年诺贝尔物理学奖，你知道光纤通讯的原理吗？[要点提炼]1．全反射棱镜的特点(1)当光于它的一个界面射入后，会在其内部发生(如图2)．全反射棱镜比平面镜的反射率高，几乎可达100%.(2)反射面不必涂任何反光物质，反射失真小．图22．光导纤维的结构与应用2 原理．(1)光导纤维传光原理：，光传播时在内芯和外套上发(2)光导纤维的构造：由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套3所示．．如图生3图光导纤维的应用：光纤通讯、医学上的内窥镜．(3)]延伸思考[ 制作自行车尾灯时，除了要求截面做成等腰直角三角形外，对材料的折射率有要求吗？一、对全反射的理解同的光线，均由空气射入玻璃砖，所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相如图例41)到达玻璃砖的圆心位置．下列说法正确的是(4图aO光线A．假若三条光线中有一条在O点发生了全反射，那一定是一定能发生全反射bO．假若光线能发生全反射，那么光线cOB 一定能发生全反射，那么光线aO能发生全反射C．假若光线bOcO的反射光线的亮度大aO．假若光线恰能发生全反射，则光线bO的反射光线比光线D 二、全反射的应用，使为过轴线的截面图，调整入射角α例一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，图254光线恰好在水和空气的界面上发生全反射，已知水的折射率为，求sin α的值．335 图以下关于光导纤维的说法其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．光导纤维的 结构如图6例所示，3)正确的是(6图 ．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射A ．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B ．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射C ．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用D所示．方从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图7空气中两条光线a 和b 例4其中能产生图下图给出了两棱镜的四种放置方式的示意图．＝1.5的玻璃全反射棱镜．框内有两个折射率n) 中效果的是(7 图4?全反射现象—? ?由光密介质射入光疏介质—??—全反射条件—?入射角大于等于临界角—?? 全反射—1?＝sin C —临界角—n? ?全反射棱镜—??—应用—??光导纤维—?介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的ba(1．对全反射的理解)光从介质a 射向介质b ，如果要在、)条件是(A ．a 是光密介质，b 是光疏介质 中的速度a 中的速度必须大于在介质bB ．光在介质C ．光的入射角必须大于或等于临界角D ．光的入射角必须小于临界角) 全反射的应用)关于光导纤维的说法，正确的是( (2． A ．光导纤维是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大 B 别好，所以它比普通电线衰减小．光导纤维是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特．光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的C D ．在实际应用中，光导纤维必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能导光的点为该玻璃砖截面的全反射的理解3．()(2014·福建·O13)如图所示，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，)( 圆心，下图能正确描述其光路的是面平行，它们分别是玻璃是平面平行的透明玻璃砖，所示，如图全反射的理解．4()8ABCDABCD 面和和空气的界面，设为界面Ⅰ和界面Ⅱ，光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中，如果改)(变光到达界面Ⅰ时的入射角，则58图 上就可能发生全反射现象A ．只要入射角足够大，光线在界面 Ⅰ 上就可能发生全反射现象Ⅱ．只要入射角足够大，光线在界面B 上都不可能发生全反射现象C．不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象Ⅱ．不管入射角多大，光线在界面D6。
高中物理第4章光的折射1光的折射定律教师用书教科版选修34
1．光的折射定律学习目标知识脉络1.经历实验研究过程，理解光的折射定律． ( 要点 )2.知道折射率的意义，知道折射率与光速的关系．(要点 )3.能依据折射定律解说一些自然现象 .4.能应用折射定律剖析视深问题． ( 要点、难点 )光的反射和光的折射定律[先填空 ]1．光的反射和折射现象(1)光的反射当光射到两种介质的分界面时，一部分光仍回到本来的介质里持续流传的现象．(2)光的折射光芒从一种介质照耀到两种介质的分界面时，一部分光进入另一种介质持续流传的现象．2．光的折射定律入射光芒、折射光芒和法线在同一平面内，入射光芒与折射光芒分居法线双侧，入射角的正弦与折射角的正弦之比为一常数．[再判断 ]1．反射定律是确立反射光芒地点的规律．( √)2．不是全部的反射现象都按照反射定律．( ×)3．发生漫反射时，反射角不等于入射角．( ×)4．一束光从空气进入水中时流传方向必定改变．( ×)[后思虑 ]1．人站在平面镜前方会看到自己的像．平面镜成像的特色是什么？【提示】平面镜成的像是虚像，像和物等大，像和物到镜面的距离相等．2．入射角、折射角哪一个较大？【提示】没有前提条件，没法确立．1．折射定律的表达式sin i sin i入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．即sin r＝常数．如图 4-1-1所示．也能够用sin r＝n 的数学公式表达，n 为比率常数．这就是光的折射定律．图 4-1-12．对定律的理解(1)“同面内”：“折射光芒与入射光芒、法线在同一平面内”，这句话大概上说了然三线的空间地点：折射光芒在入射光芒与法线决定的平面内，即三线共面．(2)“线两旁”：“折射光芒与入射光芒分居在法线双侧”，这句话把折射光芒的地点又作了进一步确实定，使得折射光芒的“自由度”愈来愈小．( i >0)sin i(3) “正比律”：“入射角的正弦与折射角的正弦成正比”，即sin r＝ n，折射角 r 随入射角 i 的变化而变化，入射角 i 的正弦与折射角 r 的正弦之比是定值，当入射光芒的地点、方向确立下来时，折射光芒的地点、方向就唯一确立了．所以，光的折射定律是光从一种介质射向另一种介质中时，在流传过程中按照的必定规律．3．光芒偏折的方向假如光芒从折射率 ( n1) 小的介质射向折射率 ( n2) 大的介质，折射光芒向法线偏折，入射角大于折射角，而且跟着入射角的增大 ( 减小 ) 折射角也会增大 ( 减小 ) ；假如光芒从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光芒偏离法线，入射角小于折射角，而且跟着入射角的增大( 减小 )折射角也会增大 ( 减小 ) ．如图 4-1-2 所示．即光芒的偏折状况与介质的性质相关．图 4-1-24．折射光路是可逆的假如让光芒逆着本来的折射光芒射到界面上，光芒就会逆着本来的入射光芒发生折射，sin i1定律中的公式就变成sin r ＝n，式中i、r分别为此时的入射角和折射角．1．对于光的反射与折射，以下说法正确的选项是()A．光发生反射时，光的流传方向不必定改变B．光发生反射时，光的流传方向可能偏转90°C．光发生反射时，光的流传方向必定改变D．光发生折射时，必定陪伴着反射现象E．光发生反射时，必定陪伴着折射现象【分析】发生反射时，光的流传方向必定发生改变，且能够改变90°， A 错， B、 C 对；发生折射时，必定陪伴着反射现象，但有反射现象，不必定有折射现象，D对， E 错．【答案】BCD2．如图 4-1-3 所示，落山的太阳看上去正幸亏地平线上，但实质上太阳已处于地平线以下，察看者的视觉偏差大小取决于当地大气的状况．造成这类现象的原由是什么？图 4-1-3【分析】太阳光芒进入大气层发生折射，使流传方向改变，令人感觉太阳的地点比实质地点偏高．【答案】光的折射折射问题的四点注意1．依据题意画出正确的光路图；2．利用几何关系确立光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角确实定；3．利用反射定律、折射定律求解；4．注意光路可逆性、对称性的应用．介质的折射率[先填空 ]1．定义：在物理学中，把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 r 的正弦的比值，叫做这类介质的折射率．sin i2．公式：n＝sin r .3．理论和实验的研究都证明：某种介质的折射率n，等于光在真空中的流传速度c( c＝3×10 8 m/s) 与光在这类介质中的流传速度v 之比，即 n＝c . v4．光在不一样介质中的速度是不一样的，这正是光发生折射的原由．光在真空中的流传速度 c 大于光在其余任何介质中的流传速度v，所以任何介质的折射率都大于 1.[再判断 ]1．当光从空气垂直射入水中时，水的折射率为0.( ×)2．光的折射率随入射角增大而增大．( ×)3．介质的折射率越大，光在这类介质中的流传速度越小．( √)4．折射率大的介质，密度不必定大．( √)[后思虑 ]1．能否能够由折射率的定义式n＝sinθ1θ1的正弦成正sin得出介质的折射率与入射角θ2比，与折射角θ 2的正弦成反比？【提示】不能够．折射率 n 由介质的性质和光的颜色决定，与入射角θ1和折射角θ2没关．2．光在折射率大的介质中流传速度越大仍是越小？c【提示】由 v＝n知， n 越大， v 越小．1．介质折射率的理解(1) 光从真空射入某种介质时，入射角、折射角以及它们的正弦值是能够改变的，可是，正弦值之比是个常数．该常数即介质的折射率，也叫绝对折射率，它的大小由介质自己及入射光的频次决定，与入射角、折射角的大小没关．“折射率与sin i ( i 为入射角)成正比，跟 sin r ( r 为反射角)成反比”的说法和“折射率n 跟光速 v 成反比”的说法是错误的．(2)同种介质入射角的正弦跟折射角的正弦之比是一个常数，不一样介质的常数不一样，说明常数反应着该介质的光学特征．(3)因为空气折射率和真空折射率特别靠近约等于1，所以当光芒从空气射入介质时，sin i介质折射率的定义式n＝sin r 也合用．c(4)由 n＝v知，某色光在折射率较大的介质中光速较小．2．解说折射现象(1)应用折射定律解说视深问题视深问题是折射定律的应用．视深是人眼看破明物质内部某物点时像点离界面的距离．在中学阶段，一般都是沿着界面的法线方向去察看．在计算时，因为入射角很小，折射角也很小，故有： sin θ1/sin θ2≈tan θ1/tan θ2.如图 4-1-4所示，一物点 S位于折射率为n 的介质中 H深处，因为一般瞳孔线度为 2 mm～a a sin i3 mm，所以i和r角都很小，则 sin i≈tan i ＝h，sin r ≈tan r ＝H，由折射定律知n＝sin rH H＝h，所以视深h＝n.图 4-1-4假如从折射率为n 的介质中，察看正上方距液面高为H的物体，同理可得h′＝ nH( h′为视高 )．利用视深、视高公式，不单能够简捷地测定介质折射率，也能够方便地剖析和解决与视深、视高相关的问题．(2)折射时的色散现象一束白光经过棱镜折射后发生色散，在光屏上形成一条彩色光带，如图4-1-5所示，即为折射中的色散光谱．光谱中红光在最上端，紫光在最下端，这表示各样色光经过棱镜后的偏折程度不一样：红光偏折程度最小，偏折角最小；紫光偏折程度最大，偏折角最大．图 4-1-5(3)光的色散现象表示的问题①同一介质对不一样色光的折射率不一样，对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大．c②由 n＝v可知，各样色光在同一介质中的光速不一样，红光速度最大，紫光速度最小．c③同一频次的色光在不一样介质中流传时，频次不变，光速改变 ( v＝n＝λν ) ，波长亦随之改变．3. 一束光从某种介质射入空气中时， 入射角 θ 1＝30°， 折射角 θ2 ＝60°， 折射光路如图 4-1-6 所示，则以下说法正确的选项是 ( )A ．此介质折射率为图 4-1-63 3B ．此介质折射率为3C ．光在介质中速度比在空气中小D ．光在介质中速度比在空气中大E ．当入射角增大时，折射角也增大，但折射率不变【分析】 由折射定律 n ＝ sinθ ＝ 3 ，A 错误， B 正确；又由 n ＝c知光在介质中速2sinθ1v度比在空气中小， C 正确， D 错误．依据折射率的物理意义知，E 正确．【答案】BCE4．一束光芒从空气射向折射率为的玻璃内，入射角为 45°，画出反射和折射的光路表示图．【分析】光在两介质的界面上往常同时发生反射和折射；由反射定律知反射角为45°，依据折射定律n ＝sin θ1 sin 得 θ1＞ θ 2.θ2【答案】1．折射率的定义式中i 为真空 ( 空气 ) 中的光芒与法线的夹角，不必定是入射角； r 为介质中的光芒与法线的夹角，也不必定是折射角．2．介质的折射率与介质的密度没有必定的联系．密度大，折射率未必大，如水和酒精，水的密度较大，但水的折射率较小．。
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°。
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。
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学案1 光的折射定律
[学习目标定位]1.认识光的折射现象.2.理解光的折射定律，并能用其解释和计算有关问题.3.理解折射率
的定义及其与光速的关系．
1．波的反射：波遇到障碍物会的现象．
2．波的折射：当波由一种介质进入另一种介质后，传播方向发生的现象．
1
一、光的折射定律与：内，入射光线与折射光线分居．入射光线、折射光线和法线在1
sin i)
为比例常数式中n之比为一常数，即＝n( sin r
在光的折射现象中，光路n
二、介质的折射率的，入射角i的正弦值与折射角r的比值．1．定义：光从真空射入某种介质发生折射时
2．折射率与光速的关系：某种介质的折射率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
c度v之比，即n＝.任何介质的折射率n都1(填“大于”、“小于”或“等于”)．v
一、反射定律和折射定律
皎洁的月光下，在清澈的湖面上我们能通过水面看到月亮的倒影．同时，月光能够照亮水中的鱼和草，这说明光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光返回到空气中，那么这两部分光的去向遵从什么规律呢？
2
] 要点提炼[ ．光的反射1 时，一部分光会返回到第一种介质的现象．二种介质的(1)反射现象：光从一种介质射到它与第
线与入射光线分别位内，反射光光的反射遵循反射定律：反射光线与入射光线、法线处在
入射角．；反射角于
(3)在光的反射现象中，光路2．光的折射光的折射现象(1)
另一种介质并改变传播方向的现象，称为光时，一部分光光从一种介质照射到两种介质的
的折射现象．；所示折射定律(2)(如图1)折射光线、入射光线和法线在内，入射光线与折射光线分居
sin i与之比为一常数，即＝n.
sin r
图1
(3)在光的折射现象中，光路
3．注意：入射角、反射角和折射角不是光线与界面的夹角，而是光线与法线的夹角；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．
二、折射率
[问题设计]
光由真空以相同的入射角射向不同的介质时，折射角是不同的，为什么？
[要点提炼]
1．折射率
3
sin i.
(1)定义式：n＝sin rc(2)折射率与光速的关系：n＝.
v2．对折射率n的理解
(1)由于c＞v，故任何介质的折射率都(填“大于”、“小于”或“等于”)1.
(2)折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由及入射光的决定，与入射角、折射角的大小
(3)θ1为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而θ2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角，产生这种现象的原因是由于光路的可逆性．
(4)介质的折射率与介质的密度没有必然联系．
一、反射定律和折射定律的应用
例1一束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()
4
90°B．A．75°
．120°．105°DC
二、介质的折射率一束2例光从空气射向折射率为3的某种介质，若反射光线与折射光线垂直，则入射角为________．真空中的光速为c，则光在该介质中的传播速度为________．
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，1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d.由此可得4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)
5
图2
6
??反射定律—?——光的反射??光路可逆—???折射定律—??
??sin i＝n—定义式sin r??—折射率—?c?——光的折射?光路可逆—光的反射和折射—??
＝与速度的关系n—?v
) 1．(关于折射率，下列说法正确的是)(对折射率的理解sin i 可知，介质的折射率与入射角的正弦值成正比A．根据＝nsin rsin i ＝．根据n可知，介质的折射率与入射角的正弦值成反比Bsin rc nC．根据＝，介质的折射率与介质中的光速成反比v ．介质的折射率与入射角、折射角的大小无关D一个人站在湖边，观察离岸一段距离的水下的一条鱼，这个人看到的鱼的位置和鱼在(2．折射定律的应用)) 水下真实的位置相比较，下列说法中正确的是( A．在鱼真实位置的正上方某处．在鱼真实位置上方偏向观察者的某处B 位置下方偏向观察者的某处．在鱼真实C D．所给条件不足，无法确定观察到的鱼的位置，要使光由玻璃射入空气时折射光线与反折射定律的应用(3．×3速度是)光在某种玻璃中的传播m/s108
7
) (射光线成90°夹角，则入射角应是．90°45° D 30°B．60°C．A．现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成．夜间行车时，它能把车灯射出的折射定律的应用)4．(光逆向返回，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，反光膜内均匀分布的细玻璃珠，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——反射着一层直径为10 μm
——折射后恰好和入射光线平行，如图3所示，那么第一次入射的入射角应是()
3 图C．45°D．60°30°B ．A15°．。