初中物理光的反射定律与折射定律共52张
第52讲 光的折射 全反射
第52讲光的折射全反射知识点一光的折射定律折射率1．折射现象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. 知识点二全反射光导纤维1．全反射(1)定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线消失，只剩下反射光线的现象．(2)条件：①光从光密介质射向光疏介质．②入射角大于等于临界角．(3)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sin C＝1 n.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．2．光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射(如图)．(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于1sin C.(√)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，解得r＝现象，A错误；当入射角是90°时，根据折射定律n＝sin isin r45°，所以无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45°，B正确；，解得i＝45°，故C正确；欲使折射角r＝30°，根据折射定律n＝sin isin r当i＝arctan2，有tan i＝2，设入射角为i，折射角为r，根据折射定律n＝sin i＝tan i，解得sin r＝cos i，所以反射光线跟折射光线恰sin r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．2．(多选)如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径，M 点是玻璃球的最高点，来自B 点的光线BD 从D 点射出，出射光线平行于AB .已知∠ABD ＝30°，光在真空中的传播速度为c ，则( ABE )A ．此玻璃的折射率为 3B ．光线从B 到D 需用时3R cC ．若增大∠ABD ，光线不可能在DM 段发生全反射现象D ．若减小∠ABD ，从AD 段射出的光线均平行于ABE ．若∠ABD ＝0°，则光线从A 点射出，传播方向不变，光的传播速度增大解析：由题图可知，光线在D 点的入射角为i ＝30°，折射角为r ＝60°，由折射率的定义得n ＝sin r sin i，故n ＝3，A 正确；光线在玻璃中的传播速度为v ＝c n ＝33c ，由题图知BD ＝3R ，所以光线从B 到D 需用时t ＝BD v ＝3R c ，B 正确；若增大∠ABD ，则光线射向DM段时入射角增大，射向M 点时入射角为45°，而临界角满足sin C ＝1n ＝33<22＝sin45°，即光线可以在DM 段发生全反射现象，C 错误；要使出射光线平行于AB ，则入射角必为30°，D 错误；入射角为0°时，折射角为0°，光沿直线传播，传播速度增大，E 正确．3．在“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示．在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“＋”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4.在插P3和P4时，应使(C)A．P3只挡住P1的像B．P4只挡住P2的像C．P3同时挡住P1、P2的像D．P3不需要挡住P1或P2的像解析：由测定玻璃的折射率的实验过程可知，P3应挡住P1和P2的像，P4应挡住P2、P1的像和P3，以此来确定经过P1和P2的光线透过玻璃砖后的折射光线．4．“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D.在插入第四个大头针D时，要使它挡住A、B的像及C.图所示是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边．根据该图可算得玻璃的折射率n＝1.8(1.6～1.9均可)．(计算结果保留两位有效数字)解析：“测定玻璃的折射率”实验是利用大头针得到入射光线，在另一侧插入大头针挡住前面的A 、B 的像来确定C ，同样插入大头针D 同时挡住A 、B 的像及C ，C 和D 确定了出射光线，利用入射点和出射点的连线来确定折射光线，作出法线FG ，连接OO ′，以O 点为圆心画圆(圆未画出)，分别交AB 、OO ′于E 、Q 两点，分别过E 、Q 向GF 作垂线EG 、FQ 并用毫米刻度尺测其长度，如图所示，根据n ＝sin θ1sin θ2，可得n ＝EG FQ ≈1.8. 5．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 .解析：设光在鳞片中的折射角为γ，根据折射定律有sin i＝n sinγ在鳞片中传播的路程l1＝2dcosγ传播速度v＝cn，传播时间t1＝l1v解得t1＝2n2dc n2－sin2i同理，在空气中的传播时间t2＝2hc cos i则t＝t1＋t2＝2n2dc n2－sin2i ＋2h c cos i.答案：2n2dc n2－sin2i＋2hc cos i知识点一折射定律与折射率的应用1．对折射率的理解(1)公式n＝sinθ1sinθ2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)对光路的控制典例(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 i sin γ＝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．1．某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n .如图甲所示，O 是圆心，MN 是法线，AO 、BO 分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i 和折射角r ，作出sin i -sin r 图象如图乙所示．则( B )A ．光由A 经O 到B ，n ＝1.5B ．光由B 经O 到A ，n ＝1.5C ．光由A 经O 到B ，n ＝0.67D ．光由B 经O 到A ，n ＝0.67解析：由sin i －sin r 图象可知，同一光线sin r >sin i ，即r >i ，故r为光线在空气中传播时光线与法线的夹角，则BO 为入射光线，OA为折射光线，即光线由B 经O 到A ，折射率n ＝sin r sin i ＝0.90.6＝1.5，故选项B 正确，选项A 、C 、D 错误．2．如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB 面上，经AB 和AC 两个面折射后从AC 面进入空气．当出射角i ′和入射角i 相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ.已知棱镜顶角为α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为( A )A.sin α＋θ2sin α2B.sin α＋θ2sin θ2C.sin θsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ－α2D.sin αsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α－θ2解析：如图所示，设AB 面上的折射角为γ，AC面上的入射角为γ′，由于i ′＝i ，由光的折射定律及光路可逆知γ′＝γ，又设两法线的夹角为β，则由几何关系得：γ＋γ′＋β＝180°，又由α＋β＝180°，则解得：γ＝α2，又由几何关系得：γ＋γ′＋θ＝i ＋i ′，解得：i ＝α＋θ2，则棱镜对该色光的折射率n ＝sin i sin γ＝sin α＋θ2sin α2，故A 正确． 知识点二 光的全反射1．求解光的折射、全反射问题的四点提醒(1)光密介质和光疏介质是相对而言的．同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质．(2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象．(3)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．(4)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射．2．求解全反射现象中光的传播时间的注意事项(1)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即v ＝c n .(2)全反射现象中，光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定．(3)利用t ＝l v 求解光的传播时间．3．解决全反射问题的一般步骤(1)确定光是从光密介质进入光疏介质．(2)应用sin C＝1n确定临界角．(3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射．(4)如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图．(5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题．典例(2016·海南卷)如图，半径为R的半球形玻璃体置于水平桌面上，半球的上表面水平，球面与桌面相切于A点．一细束单色光经球心O从空气中射入玻璃体内(入射面即纸面)，入射角为45°，出射光线射在桌面上B点处．测得AB之间的距离为R2.现将入射光束在纸面内向左平移，求射入玻璃体的光线在球面上恰好发生全反射时，光束在上表面的入射点到O点的距离．不考虑光线在玻璃体内的多次反射．【解析】当光线经球心O入射时，光路图如图甲所示．设玻璃的折射率为n，由折射定律有n＝sin isin r式中，入射角i＝45°，r为折射角．△OAB为直有三角形，因此sin r＝ABOA2＋AB2发生全反射时，临界角C满足sin C＝1n在玻璃体球面上光线恰好发生全反射时，光路图如图乙所示．设此时光线入射点为E，折射光线射到玻璃体球面的D点．由题意有∠EDO＝C在△EDO内，根据正弦定理有ODsin(90°－r)＝OE sin C联立以上各式并利用题给条件得OE＝22R.【答案】2 2R【突破攻略】解答全反射类问题的技巧(1)解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件．①光必须从光密介质射入光疏介质．②入射角大于或等于临界角．(2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符．3．(2019·黑龙江哈尔滨模拟)(多选)关于全反射下列说法中正确的是(AC)A．光从光密介质射向光疏介质时可能发生全反射B．光从光疏介质射向光密介质时可能发生全反射C．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射D．光从其传播速度大的介质射向其传播速度小的介质时可能发生全反射解析：当光从光密介质射向光疏介质时有可能发生全反射；由n＝cv可知，光在其中传播速度越大的介质，折射率越小，传播速度越小的介质，折射率越大，故A、C正确．4．(2019·绵阳模拟)如图所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃砖，下列说法不正确的是(A)A．只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖B．只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖C．通过圆心的光线将沿直线穿过而不发生偏折D．圆心两侧一定范围外的光线将在曲面上发生全反射解析：通过圆心的光线将沿直线穿过而不发生偏折，入射角为零．由圆心向外的光线，在半圆曲面上进入真空时的入射角逐渐增大并趋近90°角，入射角一定会大于临界角，所以一定会发生全反射，故只有圆心两侧一定范围内的光线在曲面上不发生全反射，圆心两侧一定范围外的光线将在曲面上发生全反射，A错误．5．(2017·全国卷Ⅲ)如图，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；(2)距光轴R3的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离．解析：(1)如图，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角i c时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l.i＝i c①设n是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有n sin i c＝1②由几何关系有sin i＝lR③联立①②③式并利用题给条件，得l＝23R④(2)设与光轴相距R3的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i 1和r 1，由折射定律有n sin i 1＝sin r 1⑤设折射光线与光轴的交点为C ，在△OBC 中，由正弦定理有sin ∠C R ＝sin (180°－r 1)OC⑥ 由几何关系有∠C ＝r 1－i 1⑦sin i 1＝13⑧ 联立⑤⑥⑦⑧式并结合题给条件，得OC ＝3(22＋3)5R ≈2.74R 答案：(1)23R (2)2.74R 知识点三 光的散射现象1．光的色散现象(1)现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带．(2)成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象．2．不同颜色的比较6．(2017·北京卷)如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光．如果光束b是蓝光，则光束a可能是(D)A．红光B．黄光C．绿光D．紫光解析：作出光在玻璃砖中的光路图如图所示，由图可知，光束a的折射角小，由折射定律知，光束a的折射率大，则光束a的频率大于光束b的频率，故光束a可能是紫光，选项D正确．7．如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，则(B)A．λa<λb，n a>n bB．λa>λb，n a<n bC．λa<λb，n a<n bD．λa>λb，n a>n b解析：由题图可知，b光偏折大，折射率大，频率大，波长小，故选B.8．雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹．设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是(B)A．紫光、黄光、蓝光和红光B．紫光、蓝光、黄光和红光C．红光、蓝光、黄光和紫光D．红光、黄光、蓝光和紫光解析：四种光线红、黄、蓝、紫的频率为f红<f黄<f蓝<f紫，故其折射率n红<n黄<n蓝<n紫，因折射率大，光在折射时，偏折程度大，故太阳光经水滴折射后，在水中传播，从上到下依次为红光、黄光、蓝光、紫光，再由光的反射定律，结合传播图可知其反射后从上到下顺序颠倒，因此出射光依次为紫光、蓝光、黄光和红光，B正确，A、C、D均错．知识点四实验：测定玻璃的折射率1．实验原理如图所示，当光线AO 1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AO 1对应的出射光线O 2B ，从而求出折射光线O 1O 2和折射角θ2，再根据n 12＝sin θ1sin θ2或n ＝PN QN ′算出玻璃的折射率．2．实验步骤(1)如图所示，把白纸铺在木板上．(2)在白纸上画一直线aa ′作为界面，过aa ′上的一点O 画出界面的法线NN ′，并画一条线段AO 作为入射光线．(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa ′重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb ′.(4)在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2.(5)从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住．再在bb′一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P3、P1、P2的像．(6)移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′.连接O、O′，OO′就是玻璃砖内折射光线的方向．∠AON为入射角．∠O′ON′为折射角．(7)改变入射角，重复实验．3．数据处理(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sinθ1和sinθ2.算出不同入射角时的sinθ1sinθ2，并取平均值．(2)作sinθ1-sinθ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sinθ1-sinθ2图象，由n＝sinθ1sinθ2可知图象应为直线，如图所示，其斜率就是玻璃折射率．(3)“单位圆法”确定sinθ1、sinθ2，计算折射率n.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′.如图所示，sinθ1＝EHOE，sinθ2＝E′H′OE′，OE＝OE′＝R，则n＝sinθ1sinθ2＝EHE′H′.只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n.典例在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示．(1)在下图中画出完整的光路图．(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________.(保留三位有效数字)(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图乙所示．图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和________(选填“A”或“B”)．【解析】(2)折射率n＝sin isin r，sin i与sin r可利用图中的方格进行粗略的计算，或是利用直尺测量计算．(3)光路图如图所示，光线P1P2经两次折射后沿P3A射出，所以填A.【答案】(1)如图所示(2)1.53(1.50～1.56均正确)(3)A9．用三棱镜做测定玻璃折射率的实验．先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住．接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示．(1)在图上画出所需的光路．(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是________，在图上标出它们．(3)计算折射率的公式是n＝________.解析：(1)如图所示，画出通过P 1、P 2的入射光线，交AC 面于O ，画出通过P 3、P 4的出射光线交AB 面于O ′.连接OO ′，则光线OO ′就是入射光线P 1P 2在三棱镜中的折射光线．(2)在所画的图上注明入射角θ1和折射角θ2，并画出虚线部分． 方法1：用量角器量出θ1和θ2.方法2：用直尺测出线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度．方法3：以入射点O 为圆心，以适当长R 为半径画圆，交入射光线于I ，交折射光线(或折射光线的延长线)于J ，过I 、J 两点分别向法线NN ′作垂线交法线于I ′、J ′点．用直尺量出II ′和JJ ′的长．(3)方法1：n ＝sin θ1sin θ2方法2：因为sin θ1＝EF OE ，sin θ2＝GH OG ，则n ＝EF OE GH OG＝EF ·OG OE ·GH. 方法3：因为sin θ1＝II ′R ，sin θ2＝JJ ′R ，则n ＝II ′JJ ′. 答案：见解析10．(2019·河北沧州模拟)两位同学用两面平行的玻璃砖做“测定玻璃的折射率”实验．(1)甲同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O 点为圆心，OA 为半径画圆，交OO ′延长线于C 点，过A 点和C 点作垂直于法线的线段分别交法线于B 点和D 点，如图所示．测量有关线段长度，可得玻璃的折射率n ＝AB CD .(用图中线段表示)(2)乙同学在画界面时，不小心将两界面ab 和cd 间距画得比玻璃砖宽度大些，下界面与实际相同，如图所示．若操作无误，则他测得的折射率比真实值不变(填“偏大”“偏小”或“不变”)．解析：(1)题图甲中AO 为入射光线，OO ′是折射光线，设光线在玻璃砖上表面的入射角为i ，折射角为r ，则由几何知识得到sin i＝AB AO ，sin r ＝CD OC ，又AO ＝OC ，则折射率n ＝sin i sin r ＝AB CD.(2)“测定玻璃砖折射率”的实验原理是折射定律n ＝sin i sin r，如图所示，右边光线表示实际的光路图，左边光线表示作图光路图，由图可看出，画图时的入射角、折射角与实际的入射角、折射角相等，由折射定律可知，测出的折射率没有变化．11．某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率，开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失，此时只需测量出玻璃砖直径边绕O点转过的角度θ，即可计算出玻璃砖的折射率，请用你测量的量表示出折射率n＝1sinθ.解析：玻璃砖转动时，射在其直径所在平面内的光线的入射角增大，当增大到等于临界角θ时，发生全反射现象．因sinθ＝1n，可见只要测出临界角即可求得折射率n，而θ和玻璃砖直径绕O点转过的角度相等，因此只要测出玻璃砖直径边绕O点转过的角度即可．。
光的反射和折射ppt课件
光射到两种介质的界面 上改变方向后又返回原 来介质的现象
光的反射是光在同一种介质中传播的现象。
三、实验：测玻璃砖的折射率
• 问题：玻璃是一种透明介质，光从空气入 射到平行玻璃砖的界面上会发生折射，如 何把玻璃的折射率测出来？
1、原理：折射定律 n sin1 s in 2
2、方法：用插针法研究某一条光线经过平行玻璃砖，
人在水上看到物体的 像，比实际物体位置偏 上，感觉水比较浅。
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,
A.将提前 B.将延后 C.不变 D.在某些地区将提
前,在另一些地区将延后
没有大气
有大气
例
如图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
sinCOD 1 5 2
F
光在油中的传播速度
v c 3.0 108 n 10 2
1.9 108 (m / s)
GO B CD
我们是怎样看到水中的 鱼的？ 有光从水中传到我们 的眼睛。
光从一种介质进入另一种介质传播
A'
空气
A
界面 水
从水中看水面上的物体，物体比实际的 高度要高
1、水中的倒影是塔桥 所形成的 虚 像。 是由 光的反射 形成的。
（1）入射角一般取15o→75o为宜 （太小，相对误差大； 太大,使折射光线弱，不易观察）
（2）插针要竖直，且间距适当大些（精确确定光路）
（3）插针法实验，玻璃砖不能动（移动会改变光路图 ）
（4）确定边界线时严禁把玻璃砖当尺子用（损坏玻璃 砖），画边界线时描两点确定边界线
（5）玻璃砖宽度在5cm以上（让折射光线长点以减小误
初中物理的解析光的折射定律与光的全反射
初中物理的解析光的折射定律与光的全反射光的折射定律是物理学中的一个重要概念，用于描述光线从一种介质传播到另一种介质时的偏折现象。
本文将详细解析光的折射定律以及与之相关的光的全反射现象。
一、光的折射定律光的折射定律描述了光从一种介质传播到另一种介质时的偏折现象。
根据折射定律，光线在两个介质的交界面上发生折射时，入射角、折射角和两个介质的折射率之间存在一定的关系。
设光线从第一个介质进入第二个介质，入射角为θ₁，折射角为θ₂，第一个介质的折射率为n₁，第二个介质的折射率为n₂。
则根据光的折射定律可得：n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂其中，sinθ₁为入射角的正弦值，sinθ₂为折射角的正弦值。
根据光的折射定律，我们可以解释一些常见的现象，比如光在不同介质边界上的偏折现象、光的色散现象等。
二、光的全反射光的全反射是光线从光密介质射向光疏介质时的一种特殊现象，当入射角大于某个临界角时，折射角将无解，光线将完全反射回光密介质中，不再传播到光疏介质中。
设光密介质的折射率为n₁，光疏介质的折射率为n₂，临界角为θ_c。
当入射角大于临界角时，即θ₁ > θ_c，折射角不存在，光线将发生全反射。
临界角的计算公式为：θ_c = arcsin(n₂/n₁)其中，arcsin为反正弦函数。
光的全反射现象在实际应用中有着广泛的应用，比如光纤通信中的信号传输、显微镜中的观察等。
三、实验演示与应用为了验证光的折射定律和光的全反射现象，我们可以进行一些简单的实验演示。
1. 光的折射实验取一块透明的玻璃板和一个直尺，将直尺竖直放置，并将玻璃板倾斜支在直尺上。
然后，用一支光线垂直射向玻璃板，观察光线经过玻璃板后的折射现象。
通过改变入射角和观察折射角的变化，可以验证光的折射定律。
2. 光的全反射实验取一块光密介质的透明棱镜，将一束光线斜射进入棱镜中，并逐渐增大入射角。
当入射角大于临界角时，观察光线的全反射现象。
通过测量不同材料的临界角，可以验证光的折射定律和光的全反射现象。
光的反射定律和光的折射规律
光的反射定律和光的折射规律光的反射定律和光的折射规律在光学领域就像是两把神奇的钥匙，能开启我们理解光的传播奥秘的大门。
光的反射定律：在光的反射现象中，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内；反射光线、入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。
咱们可以把光想象成一个超级有纪律的小皮球。
法线就像是一面墙中间画的一条线，小皮球（入射光线）朝着墙飞过来，撞到墙上（发生反射）后，弹出去的方向（反射光线）和飞进来的方向（入射光线）是很有规律的。
而且弹出去的角度（反射角）和飞进来时与中间那条线（法线）的夹角（入射角）是一模一样的。
就好像这个小皮球遵循着一种无形的规则，每次撞到这个特殊的墙，都按照固定的模式反弹，不会随心所欲地乱弹。
这就是光的反射定律的奇妙之处。
比如说我们日常生活中的镜子，当我们用手电筒对着镜子照射的时候，手电筒发出的光（入射光线）打到镜子上，然后按照反射定律，就会有一道反射光线出来，我们能看到反射光的方向和角度都非常有规律。
光的折射规律：当光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变，从而使光线在不同介质的交界处发生偏折。
折射光线与入射光线、法线处在同一平面内；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\frac{\sin\theta_{1}}{\sin\theta_{2}} = n_{21}（n_{21}是比例常数，称为相对折射率）。
这就好比光从空气进入水中的时候，就像一个小旅行家从一个平坦的大道（空气）突然进入了一个充满阻碍的小路（水）。
这个小旅行家（光）的行走方向（传播方向）就会发生改变，变得弯弯扭扭的。
光在这个过程中就像一个有礼貌的访客，不管是在空气和水的交界面，还是在其他不同介质的交界面，它的折射光线、入射光线和法线都是规规矩矩地处在同一个平面内，而且折射光线和入射光线分别在法线两侧，像是遵循着一种神秘的约定。
我们来看一个实例，把一根筷子插入水中，我们会发现筷子好像在水面处“折断”了。
光的反射定律和折射定律 八年级物理上册(精品)
牛刀小试
1．（2023·辽宁沈阳·统考模拟预测）在“探究光的反射时的规律”的实验 中，小明设计了如图所示的实验。他把一个平面镜放在水平桌面上，再把一 个可旋转的光屏（如图甲所示，光屏的两部分均可绕轴旋转）竖直立在平面 镜上。
（1）实验中光屏E是用来呈现入射光线AO的，为了观察到完整的反射光线
OB，光屏F需旋转到图乙中的位置 b （选填字母“a”、“b”或“c”），这 说明反射光线、入射光线和法线在 同一平面内 ；
知识点二 实验：探究光的反射归律
【分析与论证】 从实验数据可以看出，无论如何改变光束的入射角度,ON两侧的∠i和∠r始终 相等；从实验现象可以看出,把纸板NOF向前或向后折转，纸板上均看不到 反射光线。 【得出结论】 在反射现象中，反射光线、人射光线和法线在同一平面内；反射光线、入 射光线分别位于法线两侧；反射角等于入射角，这就是光的反射定律；在 反射现象中，光路可逆。
知识点五 实验：探究光折射时的特征
【得出结论】 光折射时的特点: （1）光发生折射时,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; （2）光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折，折 射角小于入射角; （3）光从水中或其他介质斜射入空气中时,折射角大于入射角: （4）入射角增大(或减小)时,折射角也增大(或减小); （5）光垂直射向两种介质的界面时,传播方向不变
（1）图乙中，用激光笔沿AO方向入射，当入射光线与平面镜夹角为60º时
，入射角大小为30º ；再将纸板F绕ON向后折，纸板F上没有 （选填“
有”或“没有”）反射光线，这一步骤的目的是探究反射光线、入射光线、法
线 在同一平面内 ；
典例精析
（2）图乙中，若让另一束光线沿方向射向平面镜，反射光线沿方向射出，
光的折射和反射的定律
光的折射和反射的定律光的折射和反射是光学中的基本概念和定律，它们描述了光在不同介质中传播时所遵循的规律。
本文将围绕光的折射和反射的定律展开讨论，从理论原理到实际应用进行阐述。
一、光的折射定律光的折射是指光线由一种介质传播到另一种介质时的偏离规律。
光的折射定律由斯涅尔定律描述，它可以用以下数学公式表示：n1sinθ1 = n2sinθ2其中，n1和n2分别表示两种介质的折射率，θ1和θ2分别表示光线在两种介质中的入射角和折射角。
根据光的折射定律可知，光线在从光疏介质（折射率较小）进入光密介质（折射率较大）时会向法线方向偏离。
若入射角增大，则折射角也会随之增大。
而当光线由光密介质进入光疏介质时，折射角小于入射角。
光的折射定律在透镜、棱镜以及眼睛等光学器件中都有重要应用。
二、光的反射定律光的反射是指光线遇到介质边界时发生的反射现象，光的反射定律由斯涅尔定律描述。
根据光的反射定律，入射角等于反射角，即：θ1 = θ2其中，θ1为入射角，θ2为反射角。
光的反射定律适用于各种平面反射现象，例如镜面反射和平面镜的成像。
根据反射定律，当光线从垂直方向入射到镜面上时，反射光线与法线成相同的角度，使我们能够看到镜中的物体。
此外，光的反射定律也应用于光电传感器和光学测距等技术领域。
三、实际应用举例1. 折射望远镜折射望远镜利用折射和反射定律，将光线通过物镜透镜折射，并通过凹面镜反射，最终成像于目镜处。
通过精密的光学设计和定律应用，折射望远镜可以实现对远处物体的观测和放大。
2. 全息术全息术是一种基于光的折射和反射原理的成像技术，它通过将光束分成两束，其中一束经过参考光的反射和折射，另一束经过待测对象的反射和折射。
根据光的折射和反射定律，这两束光线最终通过干涉产生全息图像，实现对物体的三维成像。
3. 光纤通信光纤通信是一种利用光的折射和反射传输信息的技术。
光纤作为一种特殊介质，通过光的反射和折射，将光信号从一端传输到另一端。
光的反射和折射 课件
【解题探究】(1)光第一次射入球面的折射角和折射光线经球 的反射角大小有何关系? 提示:由几何关系可知折射角和反射角相等。 (2)经球面折射后的出射光线的折射角与θ1的大小关系如何? 提示:由折射光线与入射光线的可逆性可知,其折射角等于θ1。
【规范解答】已知入射光和出射光,所以光在三个界面上改变了 传播方向,光线在内表面反射时具有对称性,折射光与入射光具 有可逆性,由此可作出光路图,再由折射定律分析计算。 (1)其光路图如图所示。
②由图中关系
sin1
EH OE
，sin2
EH，OE=OE′=R
OE
则n＝ sin1 EH ，只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以
sin2 EH
求出n。
3.注意事项: (1)实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,且大头针之间及大 头针与光线转折点之间的距离要稍大一些。 (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 不宜太大。
sin2
n的值,然后取其平均值,即为玻璃砖的折射率。
(2)图像法:求出多组对应的入射角与折
射角的正弦值,作出sinθ1-sinθ2图像,
由n= sin1 可知图像应为直线,如图所示,
sin2
其斜率为折射率。
(3)单位圆法:在不使用量角器的情况下,可以用画单位圆法。 ①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′,如图所示。
2
答案:(1)105° (2)arctan 2
二、对折射率的理解 1.关于正弦值:当光由真空射入某种介质时,入射角、折射角以 及它们的正弦值是可以改变的,但正弦值的比值是一个常数。 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,说明常数反映了该介质的光学 特性。
光的反射和折射 课件
(6)移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下 它们的位置，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′.连接O、 O′，OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的 折射光线 的 方向.∠AON为入射角，∠O′ON′为折射角. (7)用量角器量出 ∠AON 和 ∠O′ON′的度数.查出它 们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里.
(2) 为 了 测 出 玻 璃 棱 镜 的 折 射 率 ， 需 要 测 量 的 量
是
，在图上标出它们.
(3)计算折射率的公式是n＝ . 解析 (1)光路图如图所示，画出
通过P1、P2的入射光线，交AC于 O，画出通过P3、P4的出射光线交 AB于O′，连接OO′，则光线OO′就是入射光线P1P2 在三棱镜中的折射光线.
1.折射率
sin θ1
(1)定义式：n＝ sin θ2 .
c
(2)折射率与光速的关系：n＝ v .
2.对折射率n的理解
(1)由于c＞v，故任何介质的折射率都 大于(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 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 . (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.
分被折射，则反射光线和折射光线的夹角是( C )
A.75°
B.90°
C.105°
D.120°
解析 则sin
θ2如＝图si所nn示θ1＝，s根in据425折°＝射12定，律θ2ss＝iinn3θθ012°＝，n，反
射光线与折射光线的夹角θ＝180°－45°－30°
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小孔，照射到孔后的地面上出现了光斑，则
光斑的形状是（ C ）
A、长方形
B、正方形
C、圆形
D、三角形
7、光线从空气进入某种液体，它的传播速度
[B]
A．增大
B．减小
C、保持不变 D．可能减小，也可能增大
光 的三色棱镜散
太阳光
白纸屏
红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫
光的色散形成了彩虹
光的色散
太阳光穿过三棱镜可形成： 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光。
1、反射面是粗糙不平的。
白光是由多种色光混合而成的。
由单色光混合而成的光叫复色光。（白光） 把不能再分解的光叫做单色光。 （红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光）
三棱镜 太阳光
意外的发现
白纸屏
红外线
红
橙
黄
绿
蓝
靛
紫外线
紫
看不见的光
红外线：红光以外辐射的光线
紫外线：紫光以外辐射的光线
红 外 线 温 度 表 紫外线验钞机
不透明物体的颜色:跟它_反__射____的色光的颜 色相同，_吸__收____跟物体颜色不同的色光。 白色物体能__反_射____所有的光； 黑色物体能_吸__收____所有的光。
光的反射和折 射定律
中考复习教学目标
• 知道光在同一种物质中沿直线传播(a) • 举例说出光的反射现象 (a) • 描述光的反射定律(a) • 辨别镜面反射和漫反射(a) • 知道平面镜成像的特点(a) • 举例说出光的光的折射现象(a) • 描述光的折射规律(a) • 能使用光的反射定律和折射规律解释简单的现象
光在同一种均匀物质中是沿直线传播的。
你能解释吗？ 光在同一种均匀物质中是沿直线传播的。
影子的形成： 光线遇到不透明的物体被挡住了，形 成暗区。
日食和月食
你能解释吗？
漫步在林荫小道上，你是否注意过树荫 下斑驳的光斑，它们是什么形状的？你 知道为什么吗？
漫步在林荫小道上，你是否注意过树荫 下斑驳的光斑，它们是什么形状的？你 知道为什么吗？
三、平面镜的应用 1、平面镜成像的应用：
2、平面镜改变光路的应用
练习2：
1、有一束光线与镜面的夹角为25°，则反射角 是 。若镜面逆时针转过10° ，则反射角变化 到。
镜面反射
C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\第 五节光的反射和折射 2007.03.19\第一课时光的反射 \镜面反射.swf
平面镜所成的像和物到镜面的距离都相等，像 与物大小相同，它们的连线与镜面垂直
正立、等大的虚像。
人眼是怎样看见平面镜中的像的？
虚像：它不是由实际光 线会聚而成，是 由反射光线的反 向延长线相交而 形成。
P
P′
例3：身高为1.70米的同学距平面镜1米，那么他 在平面镜中的像高为 米；若他向远离平面 镜的方向移动，则他在平面镜中的像将 。 （填“变大、变小或不变”）
(b)
Hale Waihona Puke 源分一分 火柴、电灯、电视屏幕、电影屏幕、萤火虫、 璀璨的钻石、镜子，它们是光源吗？
自身正在发光的物体叫光源。
一、光的直线传播
仔细观察光在空气、水中、玻璃 中的传播路线。
结论 光在同一种均匀物质 中是沿直线传播的。
记一记
光在不同的物质中传播速度是不同的。
光在真空中传播速度最快，为3×105 千米/秒。
树阴下的圆形光斑是太阳通过小孔成的像！
探究小孔成像的性质
物体通过小孔成的像是 倒立 的（倒立或正立） 、 实像 （实像或虚像）；像的形状与小孔的形 状 无关，像的大小和 物距、相距 有关。 考考你 你能根据小孔成像，计算太阳的直径吗？
1.打雷时，为什么先见闪电后闻雷声?
闪电和打雷同时发生，但 光的传播速度比声音快。
1、反射面是光滑的。
2、入射光线是平行光线，反射光线也是平行 光线。也就是说入射光线朝一个方向入射，反 射光线也向一个方向传播。
漫反射
镜面反射与 漫反射都遵 循光的反射 定律吗?
C:\Documents and Settings\Administrato 桌面\第五节光的反射和折射2007.03.19\第 一课时光的反射\漫反射.swf
透明物体的颜色：跟它__透_过____的色光的颜 色相同，_吸__收___跟物体颜色不同的色光。 无色物体能_透_过_____所有的光；
10、有两朵花，一朵是红色的玫瑰花，另一 朵是白色的水仙花。当紫光照射到这两朵花 上后，两朵花将分别呈现什么颜色？（ B ） A、都是紫色 B、水仙花呈现紫色，玫瑰花呈现黑色 C、水仙花呈现紫色，玫瑰花仍然是红色 D、玫瑰花呈现紫色，水仙花仍然是白色
光从一种均匀的物质射向另一种物质表面时， 在它们的分界面上会改变光的传播方向，又返
回到原先的物质中，这就是光的反射。
一、光的反射定律
1、入射光线、反射光线、法线在_同__一__平__面__内 2、反射光线与入射光线分居在法线的_两__侧___ 3、_反__射___角等于__入__射____角
二、平面镜成像的特点
光在空气中传播比在真空中稍慢一点，也可 以认为是3×105 千米/秒。
光在水中传播的速度是真空中的3/4，
在玻璃中传播的速度是真空中的的2/3。
一光年表示什么意思？
讨论： 你们平时整队时，你们需要将
队伍排整齐，你们是用什么方法 来判断队伍是否排整齐的？
光在同一种均匀物质中是沿直线传播的。
考考你 用步枪瞄准射击时，左眼闭，右眼睁，透过缺口 看准星，对准目标三点成一线，就认为瞄准了， 这是什么道理？
2.短距离赛跑时，计时员为什么见到发 令枪冒烟时就计时，而不是听到枪声才 计时?
因为光的传播速度比声音快得多， 计时员见到发令枪冒烟时计时要比 听到枪声时计时准确一些。
练习：
1、下列物体中是光源的是（ BC ）
A、月亮
B、萤火虫
C、夜晚的星星
D、太阳照射下闪闪发亮的抛光金属 E、镜子
2、排纵队时，如果看到自己前面的一位同学 挡住了前面所有的人，队就排直了，这可以 用 光在同种物质中沿直线传播 来解释。
3、人沿着街道走向街灯，再从街灯下走远，
则他的影子长短变化是（ D ）
A、变长 B、先变长再变短 C、变短 D、先变短再变长
5、声音和光从空气中传入水中，则（ A ） A、声速变大，光速变小
B、声速变小，光速变大 C、声速和光速均变小
D、声速变和光速均变大
6、如果太阳光通过一个树叶间很小的正方形