光学[3-4]4-5光的折射

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1、沪科教版高中物理选修 3-4 同步导学第 4 章 光的波动性 谢步时编2-1-1第第 4 章章 光的波动性光的波动性4.5 光的折射光的折射【学习目标】1知识与技能：理解光的折射定律，并能应用光的折射定律解决光的折射问题；掌握 介质的折射率的概念，了解介质的折射率与光速的关系；掌握不同颜色色光偏折角的大小， 理解光的色散现象。 2过程与方法：通过观察演示实验，使学生了解到光在两种介质界面上发生的折射现 象，观察折射角随入射角的变化，根据得出的数据归纳出物理规律，培养学生的观察、概 括能力，能从理论上分析论证光的折射定律，通过相关物理量变化规律的学习，培养学生 分析、推理能力。 3情感态度与价值

2、观：渗透物理研究和学习的科学态度，在对光的色散学习，感受到 颜色的神奇魅力，加深科学概念，提高科学素质。【要点导学】1光的折射光的折射 （1）折射定律：折射光线在入射光线和法线决定的平面内，且分居在法线的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。如果用来表示这个比例常数，就有，这就nnisinsin是光的折射定律，也叫斯涅耳定律。 2折射率折射率 （1）折射率的定义：某种介质的折射率，等于光在真空中的速度 c 跟光在这种介质中的速度之比,即。由于 cv，因此任何介质的折射率均大于 1。vvcn （2）常见介质的折射率，见 3-4 第 P92。 （3）由介质本身的特性及光的频率决定。同种介质对不同

3、频率的光，由于不同，nv就不同， 最小， 最大。n红n紫n(4 ) 不同折射率的介质相比较，折射率大的叫光密介质，折射率小的叫光疏介质。 (5 ) 折射率是一个相对物理量，没有单位。 3光的色散光的色散 （1）由于同一介质对不同的色光折射率不同，各色光分开的现象，叫做光的色散。 （2）一束白光（复色光）通过三棱镜后会发生色散，形成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、 紫各色组成的光带，这个光带叫光谱。(按一定顺序排列的彩色光带） （3）光屏上形成的彩色光带，说明各种色光通过棱镜后的偏折角度不同。红光在最上 端，红光的偏折角最小，棱镜对红光的折射率最小；紫光的偏折角最大，棱镜材料对紫光的折射率最大，a 为

4、蓝光，b 为红光1n2n（C）a 光在玻璃中的传播速度比 b 光大图 4-5-11图 4-5-12图 4-5-13图 4-5-14沪科教版高中物理选修 3-4 同步导学第 4 章 光的波动性 谢步时编2-1-7（D）a 光在玻璃中的传播速度比 b 光小12现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成，夜间行车 时，它能把车灯射出的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目。这 种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的，如图 4-5-15 所示， 反光膜内均匀分布着直径为 10m 的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射反射再折射后3恰好和入射光线平行，那么第一次入射的入射角应是（ ）

5、 (A)15(B)30 (C)45(D)6013如图 4-5-16 所示，光从点射入圆形玻璃，而从点射出，若出射光线相对于入射光线的偏向角为，AB 弧所对的圆心角030为，下列说法正确的是( )0120（A）玻璃的折射率为（B）玻璃的折射率为23（C）玻璃的折射率为（D）光线在点的入射角为262 06014某液体中有一个空心的玻璃棱镜，假如有光线射在棱镜的 AB 面上，如图 4-5-17 所示，这条光线折射后的出射光线将会( ) （A）向棱镜底边 BC 偏折 （B）向棱镜顶角 A 偏折 （C）不发生偏折 （D）在 AB 面折射进入空心部分后可能全部照到 BC 面上 15如图 4-5-18 示，

6、所细红光束和细蓝光束垂直于 AB 面进入 楔形棱镜，并能从 AC 面射出，这两束光从棱镜的 AC 面射出 后的情况是（ ） （A）两束光一定相交 （B）两束光仍然平行 （C）两束光的反向延长线相交 （D）条件不足,无法确定二、填空题二、填空题16图 4-5-19 是由某种透光物质制成的等腰直角棱镜 ABO，两腰长 都是 16 cm为了测定这种物质的折射率，将棱镜放在直角坐标系中， 并使两腰与 ox、oy 轴重合，如图 20-13 所示从 OB 边的 C 点注视 A 棱，发现 A 棱的视位置在 OA 边 D 点在 C、D 两点插大头针，看图 4-5-15图 4-5-16图 4-5-17紫光红光B

7、AC图 4-5-18图 4-5-19沪科教版高中物理选修 3-4 同步导学第 4 章 光的波动性 谢步时编2-1-8出 C 点坐标位置（0，12）D 点坐标位置（9，0） ，由此可计算出该物质的折射率为 。 17测定玻璃折射率的实验中 (1) 某同学做实验插针的步骤如下： （A）在表示入射光线的 AO 上插上大头针 P1和 P2； （B）通过玻璃砖观察 P1和 P2，调整视线，直到 P1的像 被 P2的像挡住； （C）在观察一侧插上大头针 P3和 P4，并记下 P3和 P4的 位置。 这位同学在操作中的重要疏漏？ (2) 以通过 P1P2的直线与玻璃砖的交点 O 为圆心，以某一适 当长度 R

8、为半径画圆与 OA 交于 P，于 OO的延长线交于 Q，从 P 和 Q 分别做玻璃砖界面的法线 NN的垂线，P和Q分别为垂足，如图 4-5-20 所示，用刻度尺量得 PP45mm，QQ30mm则玻璃砖的折射率的表达式 ，值为 。 三、计算题三、计算题18光线从空气射入你 n=的介质中，反射光线恰好垂直于折射光线，则入射角约3为多少？19光线从空气射入甲介质中时，入射角 i=45，折射角 r=30，光线从空气中射入乙介 质中时，入射角 i=60，折射角 r=30求光在甲、乙两种介质中的传播速度比。20在真空中波长是 6m 的光是黄色光,波长是 4m 的光是紫色光.现有一束710710频率=5Hz

9、 的单色光,它在折射率 n=1.5 的玻璃中传播时的波长是多少?它在该玻璃0v1410中是什么颜色?21如图 4-5-21 所示,一个大游泳池，池底是水平面，池中水深 1.2 m，有一直杆竖直立于 池底，浸入水中部分 BC 恰为杆长 AC 的 1/2.太阳光以与水平方向成 37角射在水面上，测 得杆在池底的影长是 2.5 m，水的折射率为多少?(sin37=0.6，cos37=0.8)图 4-5-21图 4-5-20沪科教版高中物理选修 3-4 同步导学第 4 章 光的波动性 谢步时编2-1-922如图 4-5-22 示，有一个圆桶形容器，桶高为 l，桶底的圆心 S 点处有一个小突起。 当桶内

10、不装水时，人从右边沿桶的上边缘向下看去，刚好能看到桶底的最左端，视线和水 平方向成 30角。现在缓慢地向桶内倒入折射率为 n=的某种透明液体，当液面上升多高3 时，这个人在原位置刚好能看到桶底圆心处的小突起 S ？23如图 4-5-23 示，用折射率 n=2 的透明材料做的空心球，内、外半径分别为 a 和 b，内 球面上涂一层能完全吸收光的物质，则当被一束平行光照射时，被吸收掉的光束截面面积 为多大？24如图 4-5-24 示，横截面是直角三角形 ABC 的三棱镜对红光的折射率为 n1，对紫光的 折射率为 n2，一束很细的白光由棱镜的一个侧面 AB 垂直射入，从另一个侧面 AC 折射出 来.已

11、知棱镜的顶角A=30，AC 边平行于光屏 MN,且与光屏的距离为 L，求在光屏上得到 的可见光谱的宽度？.S图 4-5-212ba图 4-5-23CMBAN图 4-5-24沪科教版高中物理选修 3-4 同步导学第 4 章 光的波动性 谢步时编2-1-10【能力提高站】一、选择题一、选择题 1傍晚，太阳从西边落下，在人们观察到日落的时刻（太阳刚落在地平线上） ，太阳的 实际位置 （ ） （A）完全在地平线下方 （B）完全在地平线上方 （C）恰好落在地平线上 （D）部分在地平线上方，部分在地平线下方 2如果把杨氏双缝干涉装置从空气中移到透明液体中做实验，则条纹宽度（ ） （A）增大 （B）减小 （

12、C）不变 （D）缺少条件，无法判断3两口大小和深度相同的井，一口是枯井，一口是水井(水面在井口之下)，两井底都各 有一只青蛙，则（ ）（A）枯井中青蛙觉得天比较小，水井中青蛙看到井外的范围比较大（B）枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较小（C）枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较大（D）两只青蛙觉得井口一样大，水井中青蛙看到井外的范围比较大4一条光线通过在水中的球形空气泡，表示出射光线的可能光线是图 4-5-25 的（ ）（A）a （B）b （C）c （D）d5如图 4-5-26 示，一细光束中含有两种单色光(分别为红色和紫色)，从空气斜射到透明 的玻璃砖上，透

13、过玻璃砖后，又射出到空气中，则（ ） （A）出射光线中是紫色，是红色 （B）色光在玻璃中的速度比色光在玻璃中的速度慢 （C）这两种色光进入玻璃砖内速度都减小 （D）色光在玻璃中的波长比色光在玻璃中的波长大6用插针法测定玻璃折射率时有四条入射光线 a、b、c、d，若经玻璃砖折射后出射光线 OA，如图 4-5- 27 示，则实验时的入射光线是（ ）图 4-5-25光束玻璃砖图 4-5-26ac dbAo图 4-5-27沪科教版高中物理选修 3-4 同步导学第 4 章 光的波动性 谢步时编2-1-11（A）光线 a （B）光线 b （C）光线 c （D）光线 d7如图 4-5-28 示，两束单色光

14、a、b 自空气射向玻璃， 经折射后形成复合光束 c 下列说法中正确的是（ ） （A）玻璃对 a 光大于对 b 光的折射率 （B）在玻璃中，a 光的速度等于 b 光的速度 （C）若 a 光是蓝光，则 b 光可能为紫光 （D）经同一双缝所得干涉条纹，a 光条纹宽度大于 b 光 条纹宽度 8如图 4-5-29 示，水盆中盛有一定深度的水，盆底处水盆放置一个平面镜.平行的红光束 和蓝光束斜射入水中，经平面镜反射后，从水面射出并分别投射到屏 MN 上两点，则有（ ） （A）从水面射出的两束光彼此平行，红光投射点靠 近 M 端 （B）从水面射出的两束光彼此平行，蓝光投射点靠 近 M 端 （C）从水面射出的

15、两束光彼此不平行，红光投射点 靠近 M 端 （D）从水面射出的两束光彼此不平行，蓝光投射点 靠近 M 端 9如图 4-5-30，截面为 ABC 的玻璃直角三棱镜放置在空气 中，宽度均为 d 的紫、红两束光垂直照射三棱镜的一个直角 边 AB，在三棱镜的另一侧放置一平行于 AB 边的光屏，屏的 距离远近可调，在屏上出现紫、红两条光带，可能是（ ） （A）紫色光带在上，红色光带在下，紫色光带较宽 （B）紫色光带在下，红色光带在上，紫色光带较宽 （C）红色光带在上，紫色光带在下，红色光带较宽 （D）红色光带在下，紫色光带在上，红色光带较宽10如图 4-5-31 示，用相同玻璃制成的厚度为 a 的正方体 A 和半径为 a 的半球体 B 放在 报纸上,半球体的凸面向上.从正上方分别观察 A、B 中