2018-2019版高中物理 第4章 光的波动性 4.5 光的折射课件 沪科版选修3-4.ppt

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4.5光的折射,第4章光的波动性,学习目标,1.理解光的折射定律,会用折射定律解释相关现象和计算有关问题.2.理解折射率的定义及其与光速的关系.3.了解折射中的色散,认识对同一介质、不同颜色的光折射率不同.4.会测定玻璃的折射率.,内容索引,重点探究启迪思维探究重点,达标检测检测评价达标过关,自主预习预习新知夯实基础,自主预习,1.光的折射定律(1)内容:当光从一种介质进入另一种介质时,在界面上光的传播方向发生了明显的改变,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两侧,跟_成正比,这就是光的折射定律.(2)公式:.,同一平面,法线,入射角的正弦,折射角的正弦,2.折射率反映介质使光的性质.某种介质的折射率,等于光在真空中的传播跟光在这种介质中的传播_之比,即n.3.同一种介质对不同频率的光发生折射时,折射率是不同的,折射率是随着光的频率的增大而的.4.色散:当一束白光以某个角度入射介质时,由于各种色光的_不同,各种色光就,这种现象叫光的色散.5.测定材料的折射率的原理是,用描绘光路.,偏折,速度c,增大,速度v,折射,角,分开了,插针法,折射定律,重点探究,一、探究光的折射定律,导学探究1.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?,答案折射定律和反射定律,答案,2.光的折射是因为光波在界面两侧不同介质中有不同的传播速度,你能用惠更斯原理得到折射定律吗?,答案,知识深化1.折射定律(如图1所示),图1,折射光线与入射光线和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,入射角的正弦与折射角的正弦成正比,即n.,2.在折射现象中光路是可逆的,即如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上,光线就会逆着原来的入射光线发生折射.3.折射率(1)定义式:n.(2)决定式:n,由此可知,任何介质的折射率n都大于1.(3)理解: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.各种介质的折射率是不同的.,例1(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2所示的折射现象().下列结论中正确的是A.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,答案,解析由公式n,可得折射率navb,A正确,B错误.,图2,二、折射中的色散,导学探究拿一块破碎的玻璃,迎着阳光看去,会发现玻璃的边缘出现彩色条纹,这又是什么原因?,答案光在折射时发生了色散.,答案,知识深化图3表示白光通过棱镜折射后,由上到下的色光顺序为:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,这说明:(1)透明物质对于波长不同的光的折射率n不同,越小,n越大.(2)在同一种物质中,不同波长的光波的传播速度不同,波长越短,波速越慢.,图3,三、测定玻璃的折射率,实验原理如图4所示,当光线AO以一定入射角i穿过两面平行的玻璃砖时,通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线OB,从而画出折射光线OO,量出折射角r,再根据n算出玻璃的折射率.,图4,实验器材一块长方形的玻璃砖、白纸、木板、大头针(4枚)、量角器(或圆规、三角板)、刻度尺、激光笔、铅笔等.实验步骤1.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,再用直尺画出玻璃的另一边bb.4.在直线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,调整视线方向直到P2的像挡住P1的像.再在bb一侧插上大头针P3、P4,使P3能挡住P1、P2的像,P4能挡住P1、P2的像及P3本身.(若有激光笔,可用激光笔沿P1、P2方向入射一束激光,从另一边射出来的激光束上插上两枚大头针P3、P4).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OB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.AON为入射角,OON为折射角.,7.用量角器量出AON和OON的度数.查出它们的正弦值,并把这些数据填入记录表格里.8.用上述方法分别求出入射角是15、30、45、60和75时的折射角,查出入射角i和折射角r的正弦值,记录在表格里.9.算出不同入射角的的值,比较一下,看它们是否接近一个常数.求出几次实验测得的的平均值,这就是这块玻璃砖的折射率.,注意事项1.轻拿轻放玻璃砖,手只能接触玻璃砖的毛面或棱,不能触摸光洁的光学面.严禁把玻璃砖当直尺用.2.实验过程中,玻璃砖在纸面上的位置不可移动.3.插针P1与P2、P3与P4的间距要适当地大些,以减小确定光线方向时出现的误差.4.实验时入射角不能太小(接近零度),否则会使测量误差加大;也不能太大(接近90),否则会不易观察到P1、P2的像.5.本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖,而是采用三棱镜、半圆形玻璃砖等,一样能测出折射率,只是出射光和入射光不再平行.,例2用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的一侧插入两枚大头针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的位置和三棱镜轮廓如图5所示.(1)在本题的图上画出所需的光路图.,图5,答案,解析,答案见解析,解析光路图如图所示,画出通过P1、P2的入射光线,交AC面于O,画出通过P3、P4的出射光线交AB面于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.,解析在所画的图上注明入射角i和折射角r,并画出虚线部分,用量角器量出i和r(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度).,(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.,解析,答案,答案见解析,(3)计算折射率的公式是n_.,解析,答案,答案见解析,课堂要点小结,光的折射,折射中的色散测定玻璃的折射率:插针法,折射定律,折射率:n1,达标检测,1,2,3,4,1.(多选)关于光的折射现象,下列说法中正确的是A.光的传播方向发生改变的现象B.人在岸上观察水中的鱼比实际位置浅C.若光从空气射入某种液体中,它的速率一定减小D.观察者看见太阳刚从地平线升起时,其实太阳位于地平线以下,答案,2.表面有油膜的透明玻璃片,当有阳光照射时,可在玻璃片表面和边缘分别看到彩色图样,这两种现象A.都是色散现象B.前者是干涉现象,后者是色散现象C.都是干涉现象D.前者是色散现象,后者是干涉现象,1,2,3,4,答案,解析光在玻璃片表面的油膜上发生了薄膜干涉,光在玻璃片边缘发生了折射,不同颜色的光在玻璃中的折射率不同,发生了色散.故选项B正确.,解析,1,2,3,4,3.(多选)如图6所示,两束单色光a、b分别照射到玻璃三棱镜AC面上,穿过三棱镜后互相平行,则A.a光的折射率大B.b光的折射率大C.a光在三棱镜中的速度大D.b光在三棱镜中的速度大,答案,解析,图6,解析根据题意可知b光通过三棱镜后,传播方向偏离原来方向大,所以b光折射率大,故A错,B对;根据v,折射率大的,在介质中的速度小,故C对,D错.,1,2,3,4,4.(多选)在用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中,其实验光路如图7所示,对实验中的一些具体问题,下列说法正确的是A.为了减少作图误差,C和D的距离应适当取大一些B.为了减少测量误差,A、B连线与法线NN的夹角应适当大一些C.若A、B的距离较大时,通过玻璃砖会看不到A、B的像D.若A、B连线与法线NN间夹角过大时,有可能在bb一侧看不清A、B的像,图7,答案,解析,解析实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,且A与B之间、B与O之间、C与D之间、C与O之间距离要稍大一些,入射角应适当大一些,以减小测量角度的误差,但也不宜太大.,1,2,3,4,
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