2019-2020年高二物理光的折射 人教版.doc

2019-2020年高二物理光的折射 人教版【教学目标】1、掌握折射定律；2、理解折射率的概念；3、理解反射与折射的能量分配【重点难点】1、对折射定律、折射率的理解； 2、用折射定律分析相关光学现象。【授课时数】2课时【教学过程】预习导读一、光的折射 1、定义:光 时发生 的现象叫做光的折射。 在同一种不均匀媒质中传播时光发生折射现象吗？ 2、图示:如图所示,AO为 光线,O为入射点,OB为 光线,OC为 光线.1)、入射角:入射光线与法线间的夹角i叫做入射角.2)、折射角:折射光线与法线间的夹角r叫做折射角.二、光路的可逆性 在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。【知识要点】一、折射定律: 也称斯涅尔定律（斯涅尔是荷兰数学家） 1、内容：(三线共面)折射光线位于入射光线与法线所决定的平面内（法线居中）折射光线和入射光线分别位于法线两侧. （正弦成正比 ）入射角的正弦与折射角的正弦成正比, 2、数学表达式:即 .二、折射率1定义：光从 射入 时， 和 之比2介质的折射率定义式：n=(=) i是 中的角度；r是 中的角度三、光路的可逆性 在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。如上图中当光由空气进入玻璃，发生折射现象时，即当光由真空或空气进入其它介质时，入射角大于折射角。当一束光沿CO入射时，其中一部分光将沿AO折射。所以光从某种介质射入真空或空气时，折射角大于入射角。光路反向，此时有： =n1,故ir。【疑难辩析】一对折射定律的理解:1、折射角r的大小是由入射角i和介质的折射率n所决定的2、当入射角i改变时，折射角r的改变量大小不等于3、折射不仅可能改变光束的传播方向，而且还可能改变光束的性质二介质的折射率的理解任何介质有折射率均大于1（见p8表） 由v=c/n可知：介质折射率越大，光在其中的速度就越 ；由折射定律可知：光在折射率较大的介质中光与法线之间夹角较小；三折射成像：发光点发出的光线折射后，折射光线(或反向延长线)相交一点，该点为发光点的像。在折射成像中，只要根据折射定律确定发光点的两条折射光线，即可确定像的位置。四折射不仅可能改变光束的传播方向，而且还可能改变光束的性质【典型例析】【例1】试证明光线斜射到平行玻璃砖后的出射光线与入射光线平行【例2】为了从军事工事内部观察外界目标, 在工事壁上开一长方形孔. 设工事壁厚d=34.64cm, 孔的宽度L=20cm. 孔内嵌入折射率为n=的玻璃砖, 如图所示, 试问： 嵌入玻璃后, 工事内部人员观察到外界的视野有多大张角? 要想使外界180范围内的物体全能被观察到, 应嵌入折射率为多大的玻璃砖?【例2】解：（1）最大折射角为，而sin，即折射角为30，对应的入射角为60 （2）折射角为30，要使视野为180，即折射角为90，则临界角为30 故折射率为2 【例3】 如图所示，天空中有一只小鸟B，距水面高为 h1=3m，其正下方距水面深为 h2=4 m处的水中有一条小鱼A，已知水的折射率为43，则小鸟看水中的鱼距离自己是多少？鱼看小鸟距离自己又是多少？【例4】如图所示，等腰直角棱镜ABO的两腰长都是16cm，为了测定它的折射率，将棱镜放在直角坐标系中，使两腰与Ox、Oy轴重合，从OB边的C点注视棱A，发现棱A的视位置在D点，在C、D两点插上大头针，得到C点的坐标(0，12cm)，D点的坐标(9cm，0) (1) 在图中画出光路图； (2) 测得该棱镜的玻璃折射率为_ 4/3 _【例5】如图所示，一不透明的圆柱形容器内装满折射率为的透明液体，容器底部正中央O点处有一点光源S，平面镜MN与底面成45角放置。若容器高为2dm，底边半径为，OM=1dm，在容器中央正上方1dm处水平放置一足够长的刻度尺。求光源S发出的光线经平面镜反射后，照射到刻度尺上的长度。（不考虑容器侧壁和液面的反射）【例5】参考解答：作图找出发光点S在平面镜中的像点S，连接SM延长交直尺于H点，MH沿竖直方向。连接SP，在RtPRS中， PR=3dm（2分）r=30（3分）由折射定律可得：（3分）解得：i=45（2分）刻度尺上被照亮的范围（4分）【例6】如图所示,MN垂直NP,一束单色光从MN上的A点进入玻璃砖后,又从NP上B点进入空气中,已知入射角和出射角,求(1)玻璃的折射率；(2)若已知n=,则的最小值为多大? 【例6】在MN面上，设折射角为 在NP面上，设入射角为i n= 又有i+=90 由得： （2）由得： 当90时，最小，此时 则 【基础训练】 1.人看到沉在水杯底的硬币，其实看到的是（ ）A.硬币的实像，其位置比硬币实际所在位置浅B.硬币的实像，其位置即硬币的实际位置C.硬币的虚像，其位置比硬币实际所在位置浅D.硬币的虚像，其位置比硬币实际所在位置深2假如地球的表面上不存在大气层的话，人们观察到的日出时刻与实际存在大气层时相比 ( ) A不变 B提前 C推迟 D有的地方提前，有的地方推迟NMSd3点光源S通过带有圆孔的挡板N,照射到屏M上,形成直径为d的亮圆.如果在挡板靠近光屏一侧放上一块厚玻璃时,如图所示,这时点光源通过圆孔和玻璃在屏上形成直径为D的亮圆.直径D和d的关系是( A)AdD B. d=D C.dD D.无法判定4.如图所示，a、b、c是三块折射率不同的透明介质平板玻璃，彼此平行放置，且有nanbnc,一束单色光线由空气中以入射角i射到介质a中，当光线由介质c射到空气中时，折射角为r，则有( )A.ir B.i=r C.ir D.无法确定5在深为2 m的水塘里，竖直插入一根木桩，木桩露出水面部分的长度为0.5m，当阳光与水平面夹角为60照射到木桩时，木桩在水面上的影子长为多少?木桩在水底的影子又是多长?设河底是水平的.6放在等厚的矩形玻璃砖和半圆形玻璃砖中心处的物体，在垂直往下看时哪个更高？7.在广口瓶中盛满水，如图那样把直尺AB紧挨着广口瓶瓶口的C点竖直插入瓶内，这时，在直尺对面的P点观察水面，能同时看到直尺在水中的部分和露出水面的部分在水中的像，读出你看到的直尺水下部分最低点的刻度S1以及跟这个刻度相重合的水上部分的刻度S2的像S2，量出广口瓶的瓶口内径d，就能算出水的折射率。这是为什么?请列出计算折射率的公式。7.解这个问题需要将光的反射与折射知识结合起来，在本题中，S2是S2经水面反射后所成的像，而看到的直尺在水面下最低点的刻度实际上已经是最低点S1经水面折射后所成的像。两刻度重合，实际上是S2发出的光线经D点反射后的反射光线与S1发出的光线在D点折射后的折射光线重合，因此眼睛看起来就会觉得这两个刻度重合。设S1与S0之间的距离为l1,S2与S0之间的距离为l2.sini=,sinr=,=,n= .【能力提高】8.如图所示，游泳池宽度L=15m，左岸边一标杆上装有一A灯，A灯高0.5m，在右岸边站立着一人，E点为人眼的位置，人的眼高为1.5m，水面离岸边的高度为0.5m，此人发现A灯经水面反射所成的像与左岸水面下某处的B灯经折射后所成的像重合，已知水的折射率为1.3，试求B灯在水面下多深处?(B灯在图中未画出)（4.35m）.9宽为a的平行光束从空气斜向射到两面平行的玻璃板上表面，入射角为45，光束中包含两种波长的光，玻璃对这两种波长的光的折射率分别为.（1）求每种波长的光射入上表面后的折射角.（2）为使光束从玻璃板下表面出射时能分成不交叠的两束，玻璃板的厚度为d至少？并画出光路示意图.解：10一个大游泳池，池底水平，池水深1.2m，有一直杆竖直在池底，浸入水中部分杆长是杆全长的一半，当太阳以水平面夹角37射到水面时，测得杆在池底的影长为2.5m，求水的折射率10解：如图所示，入射角i9053，杆在水面上的影长O1O2AO1cot1.6m 已知杆在水底影长为2.5m，所以AC2.51.6=0.9m，C为O2在水底 的投影， 所以水的折射率