高中物理 第4章 光的波动性 5 光的折射学案 沪科版选修3-4-沪科版高二选修3-4物理学案VIP免费

光的折射1.通过实例和实验探究掌握光的折射定律.2.理解折射率的定义及其与光速的关系.3.学会用插针法测定介质的折射率.（重点、难点）一、光的折射定律1.内容：如图所示，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、法线在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，这就是光的折射定律.2.公式：＝n.3.特点：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.4.论证：可由惠更斯原理推出光的折射定律.二、折射率1.物理意义：表示介质对折射光线偏折本领大小的物理量，它反映介质会使光偏折的性质.2.定义：光从真空进入某种介质时，入射角的正弦跟折射角的正弦之比就是该种介质的折射率.3.公式(1)定义式n＝；(2)决定式n＝，公式中c和v分别表示光在真空和介质中的传播速度.4.特点：任何介质的折射率都大于1.5.决定因素：由介质本身及入射光的频率两个因素共同决定.光的色散现象就说明了这一点.在利用公式n＝计算介质的折射率时，公式中的i一定是入射角吗？提示：不一定，例如光由介质进行空气（真空时），i就应该为折射角，无论由真空进入介质还是由介质进入真空，i都是真空中的光线与法线的夹角.对折射定律的理解1.对定律的理解(1)“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）(3)“正比律”：“入射角的正弦与折射角的正弦成正比”，即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、方向就唯一确定了.所以，光的折射定律是光从一种介质射向另一种介质中时，在传播过程中遵循的必然规律.2.光线偏折的方向如果光线从折射率（n1）小的介质射向折射率（n2）大的介质，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）；如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）.如图所示，即光线的偏折情况与介质的性质有关.3.折射时的色散现象一束白光经过棱镜折射后发生色散，在光屏上形成一条彩色光带，如图所示，即为折射中的色散光谱.光谱中红光在最上端，紫光在最下端，这表明各种色光通过棱镜后的偏折程度不同：红光偏折程度最小，偏折角最小；紫光偏折程度最大，偏折角最大.（多选）一束光从空气射向折射率n＝的某种玻璃的表面，如图所示，i表示入射角，则（）A.无论入射角i有多大，折射角r都不会超过45°B.欲使折射角r＝30°，应以i＝45°角入射C.当入射角i的正切值为时，反射光线与折射光线恰好互相垂直D.以上结论都不正确[思路点拨]根据光的折射现象及折射定律分析判断.[解析]对于A：因为入射角最大值imax＝90°，由折射定律n＝＝，sinrmax＝＝，所以rmax＝45°，故A正确.对于B：由n＝知，当r＝30°时，i＝45°，即选项B正确.对于C：当入射角i的正切值为时，有＝，由折射定律有n＝＝，所以cosi＝sinr，则i＋r＝90°.所以在图中OB⊥OC.故选项C也正确.[答案]ABC理解折射定律的关键是掌握折射定律中“入射角”“折射角”的含义，公式n＝中，i是真空中的角，r是介质中的角.1.如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜.有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R.已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行（不考虑多次反射）.求该玻璃的折射率.解析：如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行.这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射.设光线在半球面的入射角为i，折射角为r.由折射定律...