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1、1第四章第四章 光的折射光的折射 第第 1 1 节节 光的折射定律光的折射定律课前预习课前预习课前预习课前预习1 1 折射率折射率 （光线从介质（光线从介质介质介质）12 sinsin vv rin折射现象的光路可逆性折射现象的光路可逆性在其它介质中的速度在其它介质中的速度，式中，式中 n n 为介质的折射率，为介质的折射率，n1n1，故，故 v ） 。下列结论中正确的是（。下列结论中正确的是（ ）A A光束光束 b b 的频率比光束的频率比光束 a a 低低B B在水中的传播速度，光束在水中的传播速度，光束 a a 比光束比光束 b b 小小C C水对光束水对光束 a a 的折射率比水对光束
2、的折射率比水对光束 b b 的折射率小的折射率小D D若光束从水中射向空气，则光束若光束从水中射向空气，则光束 b b 的临界角比光束的临界角比光束 a a的临界角大的临界角大9 9、如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为、如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为 6060。己知光线在玻璃球。己知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为折射率为A A B B1.51.5 C C D D2 2231010 如图所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为如图所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为 d d。
3、当。当桶内无油时，从某点桶内无油时，从某点 A A 恰能看到桶底边缘上的某点恰能看到桶底边缘上的某点B B。当桶内油的深度等于桶高的一半时，在。当桶内油的深度等于桶高的一半时，在 A A 点沿点沿ABAB 方向看去，看到桶底上的方向看去，看到桶底上的 C C 点，点，C C、B B 相距相距，4d由此可得油的折射率由此可得油的折射率 n=n= ；光在油中传播的速度；光在油中传播的速度v=v= m/sm/s。 （结果可用根式表示）（结果可用根式表示）1111 半径为半径为 R R 的玻璃半圆柱体，横截面如图所示，圆心为的玻璃半圆柱体，横截面如图所示，圆心为O O。两条平行单色红光沿截面射向圆柱面
4、方向与底面。两条平行单色红光沿截面射向圆柱面方向与底面垂直。光线垂直。光线 1 1 的入射点的入射点 A A 为圆柱面的顶点，光线为圆柱面的顶点，光线 2 2 的的入射点入射点 B B，AOBAOB6060 ，已知该玻璃对红光的折射率，已知该玻璃对红光的折射率n n。3604（1 1）求两条光线经柱面和底面折射后交点与）求两条光线经柱面和底面折射后交点与 O O 点的距离点的距离 d d。（2 2）若入射的是单色蓝光，则距离）若入射的是单色蓝光，则距离 d d 将比上面求得的结果大还是小？将比上面求得的结果大还是小？1212、作图题：、作图题：光从空气斜射入水中，画出光路图。光从空气斜射入水中
5、，画出光路图。 光从空气射入玻璃中再射出，请完成光路图光从空气射入玻璃中再射出，请完成光路图1313、一半径为、一半径为 R R 的的 1/41/4 球体放置在水平面上，球体由折射率为球体放置在水平面上，球体由折射率为的透明材的透明材3料制成。现有一束位于过球心料制成。现有一束位于过球心 O O 的竖直平面内的光线，平行于桌面射的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为射光线与桌面的距离为。求出射角。求出射角2/3R1414、如图所示，图中有两架飞机，其中一架是实际
6、飞机所在位置，另一架、如图所示，图中有两架飞机，其中一架是实际飞机所在位置，另一架是从潜水艇上观察到该飞机的像，是从潜水艇上观察到该飞机的像，请用作图法指出请用作图法指出 A A、B B 两架飞机中，两架飞机中，哪架飞机是实际飞机，哪一架是它哪架飞机是实际飞机，哪一架是它的像。的像。第 10 题第 11 题RO5第第 2 2 节节 学生实验：测定玻璃的折射率学生实验：测定玻璃的折射率课前预习课前预习课前预习课前预习 一、实验目的一、实验目的 1 1、明确光通过玻璃时的入射角、折射角。、明确光通过玻璃时的入射角、折射角。 2 2、掌握测定玻璃的折射率的方法。、掌握测定玻璃的折射率的方法。 二、实
7、验原理二、实验原理 右图所示为两面平行的玻璃砖对光路的侧移，用插针法找出与入右图所示为两面平行的玻璃砖对光路的侧移，用插针法找出与入 射光线射光线AOAO对应的出射光线对应的出射光线O OB B，确定出，确定出O O点，画出折射光线点，画出折射光线OOOO，量出入射角，量出入射角 1 1和折射角和折射角 2 2，根据，根据n n= =计算出玻璃计算出玻璃21 sinsin 的折射率。的折射率。 三、实验器材三、实验器材 白纸，图钉，大头针，直尺，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖。白纸，图钉，大头针，直尺，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖。 四、实验步骤四、实验步骤 1 1、将白纸用图钉钉在
8、平木板上。、将白纸用图钉钉在平木板上。 2 2、在白纸上画出一条直线、在白纸上画出一条直线aaaa作为界面（线）作为界面（线） ，过，过aaaa上的一点上的一点O O画出界面的画出界面的 法线法线NNNN，并画一条线段，并画一条线段AOAO作为入射光线。作为入射光线。 3 3、把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟、把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aaaa对齐，画出玻璃砖的另一对齐，画出玻璃砖的另一 边边bbbb。 4 4、在直线、在直线AOAO上竖直插上两枚大头针上竖直插上两枚大头针P P1 1、P P2 2，透过玻璃砖观察大头针，透过玻璃砖观察大头针P P1 1、P P2 2的的 像
9、，调整视线方向直到像，调整视线方向直到P P2 2的像挡住的像挡住P P1 1的像；再在观察者一侧竖直插上两枚大头的像；再在观察者一侧竖直插上两枚大头 针针P P3 3、P P4 4，使，使P P3 3挡住挡住P P1 1、P P2 2的像，的像，P P4 4挡住挡住P P3 3及及P P1 1、P P2 2的像，记下的像，记下P P3 3、P P4 4的位的位 置。置。 5 5、移去大头针和玻璃砖，过、移去大头针和玻璃砖，过P P3 3、P P4 4所在处作直线所在处作直线O OB B与与bbbb交于交于O O，直线，直线 O OB B就代表了沿就代表了沿AOAO方向入射的光线通过玻璃砖后的
10、传播方向。方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向。 6 6、连接、连接OOOO，入射角，入射角 1 1=AONAON，折射角，折射角 2 2=O OONON，用量角器量出入射，用量角器量出入射 角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计 的表格中。的表格中。 7 7、用上述方法分别求出入射角为、用上述方法分别求出入射角为 3030、4545、6060时的折射角，查出它们的时的折射角，查出它们的 正弦值，填入表格中。正弦值，填入表格中。8 8、算出不同入射角的比值、算出不同入射角的比值，最后求出在几次实验
11、中所测，最后求出在几次实验中所测的平均值，的平均值，21 sinsin 21 sinsin 即为玻璃砖的折射率。即为玻璃砖的折射率。 五、注意事项五、注意事项 1 1、实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且、实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P P1 1和和P P2 2之间，之间，P P3 3和和P P4 4之间距离之间距离 要稍大一些。要稍大一些。 2 2、入射角、入射角 1 1不宜太小，也不能太大，一般在不宜太小，也不能太大，一般在 15157575之间。因为太小，折之间。因为太小，折 射角就更小，测量时相对误差增大；入射角太大时，导致反射光太强、折射光射角就更小，测量时相对误差增大；
12、入射角太大时，导致反射光太强、折射光 太弱，不易观察，很难确定太弱，不易观察，很难确定P P3 3、P P4 4的位置。的位置。63 3、P P1 1、P P2 2的连线不要过分偏向玻璃砖的右侧，否则，折射光线射向的连线不要过分偏向玻璃砖的右侧，否则，折射光线射向a ab b，从，从 另一侧将看不到另一侧将看不到P P1 1、P P2 2的像。的像。 4 4、在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变，更不能把玻璃砖当尺子、在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变，更不能把玻璃砖当尺子 画界线。画界线。 5 5、玻璃砖应选用宽度较大的，可减小确定光路方向时出现的误差，宜在、玻璃砖应选用宽
13、度较大的，可减小确定光路方向时出现的误差，宜在 5 5 cmcm 以上，以提高测量的精确度。以上，以提高测量的精确度。六、数据处理的其他方法六、数据处理的其他方法 1 1、在找到入射光线和折射光线以后，以入射点、在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O O为圆心，以任为圆心，以任 意长为半径画圆，分别与意长为半径画圆，分别与AOAO交于交于C C点，与点，与OOOO（或（或 OOOO的延长的延长 线）交于线）交于D D点，过点，过C C、D D两点分别向两点分别向NNNN作垂线，交作垂线，交NNNN于于 C C、D D，用直尺量出，用直尺量出CCCC和和DDDD的长，右图所示。可得：由的长，右
14、图所示。可得：由于于 sin=sin= sin=sin=，COCC DODD而而 CO=DOCO=DO，所以折射率，所以折射率n n= = = sinsin DDCC2 2、在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上，、在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上， 以以 sinsin 值为横坐标、以值为横坐标、以 sinsin 值为纵坐标，建立直角坐标系，如值为纵坐标，建立直角坐标系，如 右图所示，可得一条过原点的直线。右图所示，可得一条过原点的直线。求出图线斜率求出图线斜率k k，则，则k k= =，故玻璃砖折射率，故玻璃砖折射率n n= =。n1 k1课后作业课
15、后作业课后作业课后作业 1 1、测定玻璃砖折射率的实验如右图所示，在把玻璃砖放在白、测定玻璃砖折射率的实验如右图所示，在把玻璃砖放在白 纸上之前应在纸上先画好三条直线，它们分别是纸上之前应在纸上先画好三条直线，它们分别是 _、_、_，最后按正确的要求插上大头，最后按正确的要求插上大头 针针P P3 3、P P4 4，由，由P P3 3、P P4 4的位置决定了光线的位置决定了光线_的方向，从而的方向，从而 确定了折射光线确定了折射光线_的方向。的方向。2 2、右图所示，在用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下各说法正确的是（、右图所示，在用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下各说法正确的是（ ） A AP P1 1、P P2 2及及P P3 3、P P4 4之间的距离适当大些，可以提高准确度之间的距离适当大些，可以提高准确度 B BP P1 1、P P2 2及及P P3 3、P P4 4之间的距离取得小些，可以提高准确度之间的距离取得小些，可以提高准确度 C C入射角入射角i i适当大些，可以提高准确度适当大些，可以提高准确度 D D入射角太
