高中物理教科版选修3-4《光的折射定律》
教科版高中物理选修3-4第四章 光的折射.docx
高中物理学习材料桑水制作第四章光的折射第1节光的折射定律1．光从一种介质射到它与另一种介质的____________时，一部分或全部光会返回到原介质的现象，叫反射现象．发生反射现象时，反射光线与入射光线、法线在________________内，反射光线与入射光线分别位于法线的________；反射角________入射角．这就是光的________________．2．光从一种介质射到它与另一种介质的____________时，一部分光进入另一种介质的现象，叫折射现象．发生折射现象时，折射光线与入射光线、法线处在________________内，折射光线与入射光线分别位于________的两侧；入射角i的正弦与折射角r的正弦成正比，即________．3．光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的________与折射角的________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．4．关于光的折射现象，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．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，它的传播速度一定增大5．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6．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概念规律练知识点一 折射现象的定性分析1．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 ．某些区域将提前，在另一些地区将延后D ．不变2．一个人站在湖边，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B ．在鱼真实位置上方偏向观察者的某处C ．在鱼真实位置下方偏向观察者的某处D ．所给条件不足，无法确定观察到的鱼的位置知识点二 对折射率的理解3．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 ＝c v可知，介质的折射率与介质中的光速成反比D ．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与介质中波长成反比 4．两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的折射率大方法技巧练折射定律的应用技巧5．一半径为R 的1/4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．现有一束垂直于过球心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2所示．已知入射光线与桌面的距离为 3R /2.求出射角r .图26．一长直杆长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.)1．关于光的反射与折射，以下说法正确的是( )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，一定伴随着反射现象D．光发生反射时，一定伴随着折射现象2．如图3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3A．图中P点B．图中P点靠M的一侧C．图中P点靠N的一侧D．以上位置都有可能3．如图4所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形．细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2.已知玻璃柱的折射率为3，入射角为45°(相应的折射角为24°)．现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于纸面的轴线顺时针转过15°，如图中虚线所示，则( )图4A．光束1转过15°B．光束1转过30°C．光束2转过的角度小于15°D．光束2转过的角度大于15°4．一条光线以40°的入射角从真空射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，折射光线与反射光线的夹角可能是( )A．小于40°B．在50°～100°之间C．在100°～140°之间D．大于140°5．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5所示，由此可以判断( )图5A．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6．如图6所示，有玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光线垂直于AB射入棱镜，从AC射出进入空气，测得出射光线与入射光线夹角为30°，则棱镜的折射率为( )图6A.12B.22C. 3D.3 37．如图7所示，两块相同的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质．一单色细光束O垂直于AB面入射，在图示的出射光线中( )图7A．1、2、3(彼此平行)中的任一条都有可能B．4、5、6(彼此平行)中的任一条都有可能C．7、8、9(彼此平行)中的任一条都有可能D．1、2、3、4、5、6、7、8、9中的任一条都有可能8．如图8所示，半圆玻璃砖的半径R＝10 cm，折射率为n＝3，直径AB与屏幕MN垂直并接触于A点．激光a以入射角r＝30°射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN 上出现两个光斑．求两个光斑之间的距离L.图89．一光线以很小的入射角i射入一厚度为d、折射率为n的平板玻璃，求出射光线与入射光线之间的距离(i很小时，sin i≈i，cos i≈1)．第四章光的折射第1节光的折射定律答案课前预习练1．分界面 同一平面 两侧 等于 反射定律 2．分界面 同一平面 法线 sin isin r＝n 3．正弦 正弦 4．C5．D [由n ＝sin isin r 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．由n ＝cv 可知，介质的折射率越大，光在该介质中的速度越小，故C 错，D 正确．]6．C [根据折射率的定义n ＝sin isin r ，在入射角相同的情况下，折射角越小的介质，其折射率越大，该介质对光线的偏折作用越大；反之，折射角越大的介质，其折射率越小，该介质对光线的偏折作用越小．故C 正确．]课堂探究练 1．B[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 处的人看到了日出．但在B 处的人认为光是沿直线传播的，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．]点评 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．以上两点即可确定光在大气中的传播情况．2．B[如图所示，人在岸上看离岸一段距离的水下的鱼，应是从鱼的位置发出的光(实际上是鱼的反射光)，经折射后射入人的眼睛，看到的是鱼的像．把鱼看做一个发光点S ，人看到的是折射光线的反向延长线交于发光点S 的右上方S ′点，这说明人看到的是鱼的虚像，且位置是偏向右上方，所以选项B 正确．]点评 此类题目，要根据题意画出光路图，再根据光路图解决题目中提出的问题．3．CD [介质的折射率n 与入射角i 及折射角r 的正弦无关，即A 、B 错；介质的折射率与介质的光学性质和光在介质中的速度有关，C 正确；光由一种介质进入另一种介质频率不变，由n ＝c v ＝λ真f λ介f ＝λ真λ介得折射率与介质中的波长成反比，D 正确．] 点评 折射率由介质的性质和入射光的频率共同决定(第7节内容)．4．AC [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 ＝c n，n a <n b 知v a >v b ，A 正确，B 错误．]点评 ①折射率是反映介质光学性质的物理量，它是由介质的性质和入射光的频率共同决定的，同一介质对确定的单色光而言，对应的折射率一定，不同介质对同一单色光(频率一定)的折射率一般是不相同的，折射率是用比值定义的物理量n ＝sin i sin r，其中“i ”表示光在空气中的入射角，在sin i 一定的条件下，折射率较大的介质中，光线的折射角的正弦值sin r 较小．可见，光的折射率表示在折射现象中折射光线相对于入射光线偏折程度的物理量．②公式n ＝c v表示了真空中光速c 和光在介质中的速度v 与折射率n 的关系，折射率较大的介质中，光速较小．5．60°解析 设入射光线与1/4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 ＝i.又由△OBC 知sin i ＝BC OC ＝32R R ＝32，i ＝60°.设光线在C 点的折射角为r 1，由折射定律得sin i sin r 1＝3，由以上两式得r 1＝30°.由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角i 1(如图)为30°.由折射定律得sin i 1sin r 1＝13，因此sin r ＝32，r ＝60°. 6．1.3 m解析 依题意作图如图所示，依据折射定律n ＝sin i sin r ，得sin r ＝sin i n ＝sin 53°43＝35， ∠θ2＝37°，影长s ＝0.3×tan 53° m ＋1.2×tan 37° m ＝0.3×43 m ＋1.2×34m ＝1.3 m.方法总结 利用光路图解决光的折射问题的方法：(1)根据题意画出正确的光路图．首先要找到入射的界面，同时准确地作出法线，再根据折射定律和入射光线画出折射光线，找到入射角和折射角，要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角．(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，与折射定律n ＝sin i sin r中的各量准确对应，比如一定要确定准哪个角在分子上、哪个角在分母上．(3)利用折射定律n ＝sin i sin r 、折射率与光速的关系n ＝c v列方程，结合数学三角函数的关系进行运算．课后巩固练1．ABC [光发生反射时，光的传播方向一定改变，有人认为当入射角为0°，也就是光线垂直界面入射时，反射角为零，光线不改变方向，实际上光的传播方向改变180°，选项A 正确； 当入射角为45°时，反射角也为45°，光的传播方向偏转90°，选项B 正确；光发生折射时，一定伴随着反射现象，而当发生全反射现象时，只有反射现象而无折射现象，选项C 正确．]2．B [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．]3．BC [转动前，光束1(反射光线)与入射光线间的夹角为A ＝45°×2＝90°，光束2(折射光线)与入射光线间的夹角为B ＝45°＋(180°－24°)＝201°.转动后，反射光线与入射光线的夹角A ′＝60°×2＝120°，根据折射定律，sin 60°sin θ＝3，得θ＝30°，则折射光线与入射光线间的夹角为B ′＝60°＋(180°－30°)＝210°，因此ΔA ＝A ′－A ＝30°，ΔB ＝B ′－B ＝9°，故B 、C 项正确．]4．C[由sin i sin r＝n>1，得折射角r<i ＝40°，由反射定律得i ′＝i ＝40°，如图所示，故折射光线与反射光线的夹角φ＝180°－i ′－r ＝140°－r ，所以100°<φ<140°.]5．AB [由相对折射率和绝对折射率的关系可知：n 1sin 45°＝n 2sin 40° n 1<n 2n 2sin 26°＝n 3sin 40° n 2>n 3而n 1sin 45°sin 26°＝n 3sin 2 40°，所以n 1>n 3即n 2>n 1>n 3，B 项对，D 项错．由n 1v 1＝n 2v 2＝n 3v 3＝c ，可知v 2<v 1<v 3，A 项对，C 项错．]6．C [顶角A 为30°，则光从AC 面射出时，在玻璃中的入射角r ＝30°.由于出射光线和入射光线的夹角为30°，所以折射角i ＝60°.由光路可逆和折射率的定义可知n ＝sin i sin r ＝3，C 项正确．] 7．B [光束射到AC 面进入未知的透明介质将发生折射，如何折射需要比较未知介质与玻璃的折射率，若未知介质折射率大于玻璃，则折射光偏离水平线向上；若未知介质折射率小于玻璃，则折射光偏离水平线向下；还有可能是未知介质与玻璃的折射率相同，不发生折射的特殊情形．但无论是哪一种可能情形，折射光射到倒立玻璃三棱镜再次折射后一定沿原来的方向射出．故4、5、6中的任一条都有可能，B 项对．]8．23.1 cm解析 画出如图所示的光路图，设折射角为i ，根据折射定律n ＝sin i sin r解得i ＝60°由几何知识得，△OPQ 为直角三角形，所以两个光斑P 、Q 之间的距离L ＝PA ＋AQ ＝Rtan 30°＋Rtan 60°解得L ＝4033cm ≈23.1 cm 9.(n －1)d ni解析 如图，设光线以很小的入射角i 入射到平板玻璃表面上的A 点，折射角为r ，从平板玻璃另一表面上的B 点射出，设AC 为入射光线的延长线，由折射定律和几何关系可知，它与出射光线平行，过B 点作BD ⊥AC ，交AC 于D 点，则BD 的长度就是出射光线与入射光线之间的距离，由折射定律得sin i sin r ＝n ①由几何关系得∠BAD＝i－r ②AB＝dcos r③出射光线与入射光线之间的距离为BD＝AB sin(i－r) ④当入射角i很小时，有sin i≈i，sin r≈r，sin(i－r)≈i－r，cos r≈1 由此及①②③④式得BD＝(n－1)dni。
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。
2020-2021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
2020-2021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 - / 9- 1 - 光的折射
【教学课题】 《光的折射》 【教材分析】 本节课是光学的第一小节，首先介绍了光学的发展史，然后在初中所学知识的基础上直接给出了光的反射定律和光的折射定律。本小节重点应放在折射定律的得出过程以及对光的折射率的理解。光的折射定律是几何光学的三大基本规律之一（另外两个规律是光的直线传播规律和光的反射定律），是研究几何光学的重要法宝。高中阶段只研究在两种介质中并且其中一种介质是空气的两界面间的折射情况及所遵循的规律。在应用时，一定要注意作图．突出几何的特点。
【学生分析】 学生在初中已经学过光的反射和折射，但没有深入学习过光的折射所遵循的定量关系。学生已具备一定的实验操作技能，对物理学的研究方法已有一定的了解，在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定提高。对于本节课的教学中学生可能会出现的思维障碍与困惑是：因为vcn，所以入射角的正弦与折射角的正弦之比都大于1，其次如何将情景问题转化为物理模型也是一个困难。要解决这个问题，让学生能切身体会光的折射现象，并学会应用光路可逆原理。
【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； 2020-2021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 - 2 - / 9- 2 - 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．能在学习光的折射的基础上提出新的问题，培养思考并解决问题的能力； 2．通过实验观察、认识折射现象，培养学生初步观察的能力和误差分析能力； 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。
新教科版物理选修3-4同步讲义：光的折射定律
童SI ZHANG1.光射到两种介质的界面上，一部分会被反射回到原来的介质中, 而另一部分会折射进入另一种介质继续传播。
2.在光的折射现象中入射角的正弦与折射角的正弦之比为一常数，即sini= n(或丄)，其中n为介质的折射率。
sin r n3.介质的折射率n与光在介质中的传播速度的关系：n=£v 理解・教材新知田活学到活用新知个个击破II光的反射与折射现象［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⑴光的折射: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的介质，即反射光线0B。
另一部分光进入第二种介质继续传播的现象，即光线0C,叫做光的折射，光线0C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: 在如图所示光路中：介质I_____ 2^$4 _______介蘭D /Iy①MN表示界面,PQ表示法线。
②A0表示入射光线,0B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Sini= n , n 为比例常数。
sin r［跟随名师解疑难］1.对折射定律的理解⑴“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）⑶“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snr =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。
高中物理选修3-4课件：4.1 光的折射定律
光束由空气斜射向玻璃表面时,入射光的反射 和折射现象是怎样的?下面的这副画面,你能解释 它的拍摄光路吗?
光的折射
实验演示
结论:光从空气射到玻璃上,在界面上 一部分光发生反射,回到空气中;另一部分 光射入玻璃中,并改变了原来的传播方向.
17世纪明确形成 了两大对立学说
由于波动说没有 数学基础以及牛 顿的威望使得微 粒说一直占上风
牛顿
19世纪初证明了 波动说的正确性
惠更斯
微粒说 19世纪末光电效应现象使 波动说 得爱因斯坦在20世纪初提 出了光子说:光具有粒子性
这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”
光的本性
光既具有波动性，又具有粒子性 ——光的波粒二象性
光路是可逆的，当光从某介质射
入真空时，入射角的正弦和折射角
的正弦之比等于该介质折射率的倒
数。
法线
r
空气 界面
玻璃
i
sin i 1 sin r n
折射率
物理学中把光从真空射入某种介质发生
折射时,入射角与折射角的正弦之比n,叫做
这种介质的折射率.
研究表明,光在不同介质的速度不同,这是
光发生折射的原因.
光的折射定律（斯涅耳定律） 1、折射定律：
（1）折射光线、入射光线、法线在同一平面内
（2）折射光线，入射光线在法线两侧．
（3）入射角的正弦与折射
角的正弦成正比，如
果用n来表示这个比 例常数，就有：
A
sin sin
i r
n12
N
i O
r N'
空气 玻璃
2020-2021学年高二物理教科版选修3-4教学课件：第四章 1. 光的折射定律 (27张)
n sin i sin r
绝对折射率
三、介质的折射率
为什么光进入不同的介质，折射率就不一 样呢？
光在不同的介质中的速度是不同的，这正
是光发生折射的原因.
理论和实验的研究都证明：某种介质的折射率n，
等于光在真空中的传播速度c（c=3×108m/s）与光在
这种介质中的传播速度v之比，即
nc v
波的折射定律：
sin r
的值，填入表4-1-1中.
人类经历了一千多年的时间，从积累的入射角 i和折射角r的数据中寻求两者之间的定量关系.
光由空气射入玻璃时入射角 i 和出射角 r 的数值表
入射角
折射角
i/r
Sini/sinr
100
6.70
1.49
1.49
200
13.30
1.50
1.49
300
19.60
1.53
1.49
D .条件不足，无法判断
例4、一束光线与界面成30°角射到界面
上时，发生了反射和折射。已知反射光
线与折射光线的夹角85°，折射角(B )
Ａ、15°
B、35°
Ｃ、45
D、60°
四、小结
1、光的折射定律：
三线共面
sin i 常数
sin r
2、折射率
（1）反映介质对光的偏折作用，n越大光线偏折越 厉害
（2）定义式sinθ1 / sinθ2＝n－－光从真空中进入 介质 (1/n＝ sinθ1 / sinθ2－－光从介质进入真空）
（3）决定式: n = c/v
( n>1)
i 入射角
空气入射光线
水
r 折射光线
折射角
二、光的折射定律
2019-2020年教科版高二物理选修3-4第1节光的折射第1课时课件(共20张PPT)
请画出光路图分析其原因。
[即学即用] 1.判断下列说法的正误. (1)光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一定发生变化.( × ) (2)入射角增大为原来的2倍，折射角和反射角也都增大为原来的2倍 .( × ) (3)介质的折射率越大，光在这种介质中传播速度越大.( × ) (4)由折射率的定义式n＝得出，介质的折射率与入射角i的正弦成正 比，与折射角r的正弦成反比.( × )
如图所示，△ABC为直角三角形三棱镜的横截面， ∠ABC＝30°.有一细光束MN射到AC面上，且MN与AC 的夹角也为30°，该光束从N点进入棱镜后再经BC面反 射，最终从AB面上的O点射出，其出射光线OP与BC面 平行. (1)作出棱镜内部的光路图(不必写出作图过程)； (2)求出此棱镜的折射率.
折射角r
i/r
sini/sinr
200
13.3 1.50 1.49
300
19.6 1.53 1.49
400
25.2 1.59 1.51
500
30.7 1.63 1.50
600
35.1 1.71 1.51
700
38.6 1.81 1.50
④入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数。
sin i n sin r
3）折射率无单位。
4）折射原因：不同介质中光的传播速度不同
P64 图4-1-2 几种介质的折射率
光从真空射入任何介质时，都有入射角大于折射角 光从任何介质射入真空时，都有入射角小于折射角 v空气≈c，光从空气射入介质时，sini/ sinr ≈n
观察思考
如何从原本不能观察到硬币的位置A处观察到硬币？
二、光的折射定律
1、折射定律：
教科版_选修3-4 4.1光的折射定律
A
N α β
O
B
四线共面,
二角相等. 法线:NN’ 折射角:γ
N’
法线垂直水面
C
二、光的折射定律
1.折射：光从介质1斜射入介质2时，传播方向发生改变 的现象
2. 规律 （1） 折射光线、入射 入射光线 光线、法线在同一平面 内. 空气 （2） 折射光线和入射光 线分居法线两侧
θ1
（3）当入射角增大时，折射角也随着增大
exit一：画出下列图来自的折射光线N 空 气 Q N/ 水
P
2、古诗中有“大漠孤烟直， 长河落日圆”的壮美诗句， 诗人观察到的落日并不是 太阳的实 际位置，而是光 线经过不均匀大气时发生 了______而成的像，如图 折射 1-2-1所示 ，太阳实际在 乙 图中______位置(选填“甲” 或“乙”) 3、如图1-2-2所示是光从 空气斜射入玻璃的光路图， 由图可知，反射角是____ 50 30 度，折射角是____度.
5
sinθ 1/sinθ
2
1.49
1.49 1.49 1.49
1.49 1.51 1.50
300 400 500 800
19.60 25.20 30.70 40.60
入射角正弦和折射 角正弦比值相等
6 7 8
1.53 1.59 1.63 1.97
1.51
=
C
斯 涅 耳 定 律
3．光的折射定律
光的折射定律视频
有经验的渔民，使用钢叉向水下 叉鱼时，总是向所看见的鱼的下 方投叉，你能说出这样做的道理 吗？
6、下列现象中，属于光的折射现象的是( C ) A阳光下的树会出现影子 B白天，人们能从各个方向看到桌子 C斜插在水中的筷子，看上去好像在水面处折断了 D在平静的水面看到树木的倒影 7、游泳池中灌入一定量的水后，从池岸上斜看池底， 便会觉得池底比实际深度( )B A深些 B浅些 C无变化 D有时深有时浅
高中物理选修3-4“光的折射定律 折射率 ”知识点
1 高中物理选修3-4知识点
光的折射定律 折射率
1）光的折射定律
①入射角、反射角、折射角都是各自光线与法线的夹角！
②表达式：2211sin sin θθn n =
③在光的折射现象中，光路也是可逆的
2）折射率
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，用符号n 表示
sin sin n θθ=大
小
n 是反映介质光学性质的一个物理量，n 越大，表明光线偏折越厉害。
发生折射的原因是光在
不同介质中，速度不同 2．白光通过三棱镜时，会分解出各种色光，在屏上形成红→紫的彩色光带（注意：不同介质中，光的频率不变。
）
c n v
=。
4.1光的折射定律 学案(2020年教科版高中物理选修3-4)
4.1光的折射定律学案（2020年教科版高中物理选修3-4）1光的折射定律光的折射定律学科素养与目标要求物理观念1.理解光的反射定律和折射定律.2.理解折射率的定义及其与光速的关系.科学思维1.能用反射定律和折射定律来解释和计算有关问题.2.能用折射率的定义来进行有关计算.3.知道光在反射和折射时的光路可逆.一.光的反射和折射现象1.光的反射1反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.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.2.光的折射1光的折射现象当光射到两种介质的分界面时，另一部分光进入第二种介质继续传播的现象.2折射定律如图1所示图1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.二.介质的折射率1.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 的正弦值与折射角r的正弦值的比值，叫做这种介质的折射率，即nsinisinr.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ncv.2.对折射率n的理解由于cv，故任何介质的折射率n都大于填“大于”“小于”或“等于”1.1.判断下列说法的正误.1光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一定发生变化.2入射角增大为原来的2倍，则折射角和反射角均增大为原来的2倍.3介质的折射率越大，光在这种介质中传播的速度越大.4由折射率的定义式nsinisinr得出，介质的折射率与入射角i的正弦值成正比，与折射角r的正弦值成反比.2.一束光从真空进入某介质，方向如图2所示，则该介质的折射率为.若光在真空中的传播速度为c，则光在该介质中的传播速度为.图2答案222c一.折射率下表所示是在探究光由真空射入某种透明介质发生折射的规律时得到的实验数据.请在表格基础上思考以下问题入射角i折射角rirsinisinr106.71.491.492013.31.501.493019.61.531.494025.21.591.515030.71.631.506035.11.711.517038.61.811.508040.61.971.511随着入射角的增大，折射角怎样变化2当入射角与折射角发生变化时，有没有保持不变的量误差允许范围内答案1折射角增大.2入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不变.对折射率的理解1.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和光的频率共同决定，与入射角.折射角的大小无关，与介质的密度没有必然联系.2.折射率的计算1nsinisinr，i为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而r为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角.2ncv，c为光在真空中的传播速度，v为光在介质中的传播速度.光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，由于光在真空中的传播速度c大于光在其他任何介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率n都大于1.某种介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越小.例1多选关于折射率，下列说法正确的是A.根据nsinisinr可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比B.根据nsinisinr可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比C.根据ncv可知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比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答案CD解析介质的折射率是反映介质光学性质的物理量，由介质本身和入射光的频率共同决定，与入射角.折射角无关，选项A.B错误；由于真空中的光速是个定值，故n与v成反比，选项C正确；由于vf，当f一定时，v与成正比，又n与v成反比，故n与也成反比，选项D正确.例2一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时A.速度相同，波长相同B.速度不同，波长相同C.速度相同，频率相同D.速度不同，频率相同答案D解析同一单色光在不同的介质内传播的过程中，光的频率不会发生改变；水的折射率大于空气的折射率，由公式vcn可以判断，该单色光进入水中后传播速度减小，故选项D正确.二.光的反射定律和折射定律在岸上往平静的水面观察，我们既可以看见水中的鱼，又可以看见岸上树的倒影.1这两种现象产生的原因相同吗2有经验的渔民叉鱼时，不是正对着看到的鱼叉，而是对着所看到鱼的下方叉，这是为什么答案1不相同.看见水中的鱼是光的折射现象，看见岸上树的倒影是光的反射现象.2从鱼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，人眼逆着折射光线的方向看去，就会觉得鱼变浅了，所以叉鱼时要对着所看到的鱼的下方叉.1.光的传播方向当光从一种介质垂直进入另一种介质时，传播方向不变；斜射时，传播方向改变.2.光的传播速度光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定发生变化.当光垂直界面入射时，光的传播方向虽然不变，但也属于折射，光传播的速度发生变化.3.入射角与折射角的大小关系当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时，入射角大于折射角，当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，入射角小于折射角.4.反射定律和折射定律应用的步骤1根据题意画出光路图.2利用几何关系确定光路图中的边.角关系，要注意入射角.反射角.折射角均是光线与法线的夹角.3利用反射定律.折射定律及几何规律列方程求解.例3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c3.0108m/s1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，折射角的正弦值为多大4当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化答案1见解析图233108m/s3664不变解析1光路图如图所示，其中AO为入射光线，OB为折射光线，OC为反射光线.2nsinisinr，又i60，ir90，得n3.设玻璃中光速为v，由ncv得v3108m/s.3当入射角为45时，介质折射率不变，由nsinisinr，得sinrsininsin45366.4不变化，因为折射率是由介质和入射光频率共同决定的，与入射角的大小无关.例4如图3所示为某种透明介质的截面图，AOC为等腰直角三角形，BC为半径R12cm的四分之一圆弧，AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点.一束红光射向圆心O，在AB分界面上的入射角i45，结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑.已知该介质对红光的折射率为n233，求两个亮斑与A点间的距离分别为多少.图3答案62cm12cm解析光路图如图所示，设折射光斑为P1，折射角为r，根据折射定律得nsinrsini，可得sinr63.由几何关系可得tanrRAP1，解得AP162cm，设反射光斑为P2，由几何知识可得OAP2为等腰直角三角形，故AP212cm.例5xx全国卷如图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点作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点作AB边的垂线交直线DF于E；DE2cm，EF1cm.求三棱镜的折射率.不考虑光线在三棱镜中的反射图4答案3解析过D点作AB边的法线NN，连接OD，则ODN为O点发出的光线在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为，如图所示.根据折射定律有nsinsin式中n为三棱镜的折射率由几何关系可知60EOF30在OEF中有EFOEsinEOF由式和题给条件得OE2cm根据题给条件可知，OED为等腰三角形，有30由式得n3.学科素养这道高考题考查了折射定律.作图能力.光在三棱镜中的传播问题及相关的知识点.通过解题，学生回顾了折射定律，锻炼了作图能力，让物理概念和规律在头脑中得到提炼和升华，体现了“物理观念”和“科学思维”等学科素养.1.对折射率的理解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5所示的折射现象.下列结论中正确的是图5A.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的折射率大答案AC解析由公式nsinisinr，可得折射率nanb，C正确，D错误；由vcn，navb，A正确，B错误.2.折射率的计算某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图6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sinisinr图像如图乙所示.则图6A.光由A经O到B，n1.5B.光由B经O到A，n1.5C.光由A经O到B，n0.67D.光由B经O到A，n0.67答案B解析由题图乙知入射角i小于折射角r，故OA为折射光线，光线从B经O到A,由折射率计算公式得nsinrsini0.90.61.5，故选项B正确，A.C.D错误.3.折射定律的应用xx江苏卷人的眼球可简化为如图7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D2R.求光线的会聚角.示意图未按比例画出图7答案30解析光路图如图所示，设入射角为i，折射角为r，由几何关系可得siniD2R22，解得i45，则由折射定律得nsinisinr2，解得r30由几何关系知ir2，解得30.4.折射率的计算如图8所示为直角三棱镜的截面图，一条光线平行于BC边入射，经棱镜折射后从AC边射出.已知A60，光在真空中的传播速度为c.求图81该棱镜材料的折射率；2光在该棱镜中的传播速度.答案13233c解析1作出完整的光路如图所示.根据几何关系可知B30，所以60.根据折射定律有nsinsinsinsin，又因为60，所以.又60，故30.则nsin60sin303.2光在该棱镜中的传播速度vcn33c.。