资源描述
目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,一,二,三,一、光的折射及折射定律 1.光的折射及折射定律,目标导航,预习导引,一,二,三,2.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。 折射角和光速的关系:设光在界面两边的传播速度分别为v1、v2,根据惠更斯原理可得出关系式为,目标导航,预习导引,一,二,三,二、折射率 1.物理意义:反映介质的光学性质的物理量。 2.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 折射角的正弦之比,叫做这种介质的绝对折射率,简称折射率。 3.研究表明,光在不同介质中的速度不同,某种介质的折射率,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,目标导航,预习导引,一,二,三,三、测定介质的折射率 1.实验原理 折射率 ,通过测定入射角i和折射角即可计算出介质的折射率。 2.实验器材 白纸、图钉、平木板、刻度尺、铅笔、大头针、量角器、长方体玻璃砖。 3.介质的折射率由介质决定,与入射角、折射角的大小无关。,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一、折射定律 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(斜射)。并非一定变化,当光垂直界面入射时,传播方向就不发生变化。 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 光从一种介质进入另一种介质时,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而定。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。,一,二,三,知识精要,思考探究,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。,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,【例1】 如图所示,光线以入射角1从空气射向折射率为n= 的玻璃表面。 (导学号51150056) (1)当入射角1=45时,反射光线与折射光线间的夹角为多大? (2)当入射角1为多少时,反射光线与折射光线垂直? 思路分析本题主要考查反射角、入射角和折射角的概念,首先应弄清反射角、折射角和入射角的含义,然后根据光路图,利用几何知识解题。,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到日出时刻与实际存在大气层的情况相比( ) (导学号51150057) A.将提前 B.将延后 C.在某些地区将提前,在另一些地区将延后 D.不变 答案:B,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,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,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。,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,二、折射率 1.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。 2.折射率与光速的关系 光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关,即 ,由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v,所以任何介质的折射率n都大于1。 3.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。,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,任何介质的折射率都一定大于1吗?为什么呢? 答案:一定,由 知,任何介质中的光的传播速度不能大于真空中的光速,只能接近于真空中的光速,故任何介质的折射率都大于1。,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,【例2】 (多选)一束光从某种介质射入空气中时,入射角1=30,折射角2=60,折射光路如图所示,则下列说法正确的是( ) (导学号51150058) C.相对于空气此介质是光密介质 D.光在该介质中的速度比在空气中的大 思路分析解答本题时应弄清以下两点: (1)反射角、折射角和入射角的含义; (2)求解折射率时,“入射角”是在真空中,且折射率都大于1。,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,答案:BC,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,三、测定玻璃的折射率 1.实验步骤 (1)如图所示,将白纸用图钉钉在平木板上。 (2)在白纸上画出一条直线aa作为界面(线),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)把长方体玻璃砖放在白纸上,使它的上边跟aa对齐,画出玻璃砖的另一边bb。,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,(4)在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2,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。再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3及P1、P2的像,记下P3、P4的位置。 (5)移去大头针和玻璃砖,过P3、P4所在处作直线OB交bb于点O,直线OB就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向。 (6)连接OO即为折射光线,入射角i=AON,折射角r=OON,用量角器量出入射角和折射角。 (7)用上述方法测出入射角分别为30、45、60时的折射角。,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,2.数据处理 (1)计算法:通过测量入射角和折射角,然后从三角函数表中,得出入射角和折射角的正弦值,再代入 中求多次不同入射角时n的值,然后取其平均值,即为玻璃砖的折射率。 (2)图象法:求出多组对应的入射角与折射角的正弦值,作出sini-sinr图象,由 可知图象应为直线,如图所示,其斜率为折射率。,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,(3)单位圆法:在不使用量角器的情况下,可以用画单位圆法。 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EH,如图所示。 由图中关系 只要用刻度尺测出EH、EH 的长度就可以求出n。,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,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i应适当大一些,以减小测量角度的误差,但入射角不宜太大。 (3)在操作时,手不能触摸玻璃砖的光洁面,更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。 (4)在实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 (5)玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5 cm以上。若宽度太小,则测量误差较大。,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,4.实验误差 (1)入射光线和出射光线画得不够精确。因此,要求插大头针时两大头针间距应稍大。 (2)入射角、折射角测量不精确。为减小测角时的相对误差,入射角要稍大些,但不宜太大,入射角太大时,反射光较强,折射光会相对较弱。,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,【例3】 一块玻璃砖有两个相互平行的表面,其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面)。现要测定此玻璃的折射率。给定的器材还有:白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、带有刻度的直角三角板、量角器。 (导学号51150060),实验时,先将玻璃砖放到白纸上,使上述两个相互平行的表面与纸面垂直。在纸上画出直线aa和bb,aa表示镀银的玻璃表面,bb表示另一表面,如图所示。然后,在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图)。用P1、P2的连线表示入射光线。,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,(1)为了测量折射率,应如何正确使用大头针P3、P4?试在题图中标出P3、P4的位置。 (2)然后,移去玻璃砖与大头针。试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角1与折射角2。简要写出作图步骤。 (3)写出用1、2表示的折射率公式。,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,解析:(1)在bb一侧观察P1、P2(经过bb折射aa反射,再经bb折射后)的像,在适当的位置插上P3,使得P3 与P1、P2的像在一条直线上,即让P3挡住P1、P2的像;再插上P4,让它挡住P2(或P1)的像和P3。P3、P4的位置如图。 (2)过P1、P2作直线与bb交于O; 过P3、P4作直线与bb交于O; 利用刻度尺找到OO的中点M; 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; P1OD=1,CON=2。,答案:见解析。,一,二,三,知识精要,典题例解,迁移应用,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? (导学号51150061) 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OB,则 OO为折射光线。(4)用量角器量出i、r, 即可求出折射率,
展开阅读全文