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1、第4章,4.5 光的折射,学习目标 1.理解光的折射定律，会用折射定律解释相关现象和计算有关问题. 2.理解折射率的定义及其与光速的关系. 3.了解折射中的色散，认识对同一介质、不同颜色的光折射率不同. 4.会测定玻璃的折射率.,内容索引,自主预习梳理, 重点知识探究, 当堂达标检测,自主预习梳理,1.光的折射定律 (1)内容：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、法线处在 内，折射光线与入射光线分别位于 两侧， 跟 成正比，这就是光的折射定律. (2)公式：_. 2.折射率反映介质使光 的性质.某种介质的折射率，等于光在真空中的传播 跟光在
2、这种介质中的传播 之比，即n_.,同一平面,入射角的正弦,折射角的正弦,法线,速度v,速度c,n,偏折,3.同一种介质对不同频率的光发生折射时，折射率是不同的，折射率是随着光的频率的增大而 的. 4.色散：当一束白光以某个角度入射介质时，由于各种色光的 不同，各种色光就 ，这种现象叫光的色散. 5.测定材料的折射率的原理是 ，用 描绘光路.,增大,折射定律,折射角,分开了,插针法,重点知识探究,一、探究光的折射定律,1.皎洁的月光下，在清澈的湖面上我们能通过水面看到月亮的倒影.同时，月光能够照亮水中的鱼和草，这说明光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光返回到空气中，那么这两部分光的去
3、向遵从什么规律呢？,答案,答案 折射定律和反射定律,2.光的折射是因为光波在界面两侧不同介质中有不同的传播速度，你能用惠更斯原理得到折射定律吗？,答案,答案 设光波在两种介质中的传播速度为v1、v2且v1v2，用惠更斯作图法作出当波面AB到达介面C时，介质中从A点发出的子波所在的包络面CD，由作图可知BCv1t，ADv2t，由几何关系知,1.折射定律(如图1所示) 折射光线与入射光线和法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即 n.,图1,2.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
4、射. 3.折射率 (1)定义式：n . (2)决定式：n ，由此可知，任何介质的折射率n都大于1.(填“大于”、“小于”或“等于”) (3)理解：折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身及入射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关. 各种介质的折射率是不同的.,例1 (多选)两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了如图2所示的折射现象().下列结论中正确的是 A.在水中的传播速度，光束a比光束b大 B.在水中的传播速度，光束a比光束b小 C.水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小 D.水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大,解析,答案,图2,解析 由公式n ，可
5、得折射率navb，A正确，B错误.,二、折射中的色散,拿一块破碎的玻璃，迎着阳光看去，会发现玻璃的边缘出现彩色条纹，这又是什么原因？,答案,答案 光在折射时发生了色散.,图3表示白光通过棱镜折射后，由上到下的色光顺序为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，这说明： (1)透明物质对于波长不同的光的折射率n不同，越小，n越大. (2)在同一种物质中，不同波长的光波的传播速度不同，波长越短，波速越慢.,图3,三、测定玻璃的折射率,实验原理 如图4所示，当光线AO以一定入射角i穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线OB，从而画出折射光线OO，量出折射角r，再根据n 算出玻璃的折射
6、率.,图4,实验器材 一块长方形的玻璃砖、白纸、木板、大头针(4枚)、量角器(或圆规、三角板)、刻度尺、激光笔、铅笔等. 实验步骤 1.把白纸铺在木板上. 2.在白纸上画一直线aa作为界面，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.把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa重合，再用直尺画出玻璃的另一边bb.,4.在直线AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2. 5.从玻璃砖bb一侧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bb一侧插上大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P1、P2的像及P3本身.(若有激光笔，可
7、用激光笔沿P1、P2方向入射一束激光，从另一边射出来的激光束上插上两枚大头针P3、P4). 6.移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线OB交bb于O.连接O、O，OO就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线.AON为入射角，OON为折射角.,7.用量角器量出AON和OON的度数.查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里. 8.用上述方法分别求出入射角是15、30、45、60和75时的折射角，查出入射角i和折射角r的正弦值，记录在表格里. 9.算出不同入射角的 的值，比较一下，看它们是否接近一个常数.求出几次实验测得的 的平均值，这就是这块玻璃砖的折
8、射率.,注意事项 1.轻拿轻放玻璃砖，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面.严禁把玻璃砖当直尺用. 2.实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动. 3.插针P1与P2、P3与P4的间距要适当地大些，以减小确定光线方向时出现的误差. 4.实验时入射角不能太小(接近零度)，否则会使测量误差加大；也不能太大(接近90)，否则会不易观察到P1、P2的像. 5.本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖，而是采用三棱镜、半圆形玻璃砖等，一样能测出折射率，只是出射光和入射光不再平行.,例2 用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另
9、一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针的 所示. (1)在本题的图上画出所需的光路图.,解析,答案,图5,答案 见解析,位置和三棱镜轮廓如图5,解析 光路图如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O，连接OO，则光线OO就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线.,(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是_、_，在图上标出它们.,解析,答案,答案 见解析,解析 在所画的图上注明入射角i和折射角r，并画出虚线部分，用量
10、角器量出i和r(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度).,(3)计算折射率的公式是n_.,解析,答案,答案 见解析,当堂达标检测,1.(多选)关于光的折射现象，下列说法中正确的是 A.光的传播方向发生改变的现象 B.人在岸上观察水中的鱼比实际位置浅 C.若光从空气射入某种液体中，它的速率一定减小 D.观察者看见太阳刚从地平线升起时，其实太阳位于地平线以下,1,2,答案,3,4,2.表面有油膜的透明玻璃片，当有阳光照射时，可在玻璃片表面和边缘分别看到彩色图样，这两种现象 A.都是色散现象 B.前者是干涉现象，后者是色散现象 C.都是干涉现象 D.前者是色散现象，后者是干涉现象,解析,答案
11、,解析 光在玻璃片表面的油膜上发生了薄膜干涉，光在玻璃片边缘发生了折射，不同颜色的光在玻璃中的折射率不同，发生了色散.故选项B正确.,1,2,3,4,3.(多选)如图6所示，两束单色光a、b分别照射到玻璃三棱镜AC面上，穿过三棱镜后互相平行，则 A.a光的折射率大 B.b光的折射率大 C.a光在三棱镜中的速度大 D.b光在三棱镜中的速度大,解析,答案,图6,1,2,3,4,解析 根据题意可知b光通过三棱镜后，传播方向偏离原来方向大，所以b光折射率大，故A错，B对； 根据v ，折射率大的，在介质中的速度小，故C对，D错.,1,2,3,4,A.为了减少作图误差，C和D的距离应适当取大一些 B.为了减少测量误差，A、B连线与法线NN的夹 角应适当大一些 C.若A、B的距离较大时，通过玻璃砖会看不到A、 B的像 D.若A、B连线与法线NN间夹角过大时，有可能 在bb一侧看不清A、B的像,4.(多选)在用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，其实验光路如图7所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是,解析,答案,图7,1,2,3,4,解析 实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且A与B之间、B与O之间、C与D之间、C与O之间距离要稍大一些，入射角应适当大一些，以减小测量角度的误差，但也不宜太大.,1,2,3,4,
