《宁夏回族自治区银川市六盘山高级中学高中物理人教版（选修3-4）第十三章光第1节光的反射和折射 （PPT42张）(共42张PPT).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《宁夏回族自治区银川市六盘山高级中学高中物理人教版（选修3-4）第十三章光第1节光的反射和折射 （PPT42张）(共42张PPT).ppt（42页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、光到底是什么？光到底是什么？17世纪明确形成了两大对立学说牛顿牛顿惠更斯惠更斯微粒说微粒说波动说波动说19世纪初证明了波动说的正确性由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”生活中的光现象生活中的光现象海市蜃楼海市蜃楼 第十三章 光第第1 1节节 光的反射和折射光的反射和折射 学习目标学习目标1 1.知道光的反射定律，并能解释生活中的反射现象。知道光的反射定律，并能解释生活中的反射现象。2 2.知道知道折射定律的内容，掌握折射定律的公式。折射定律的内容，掌握折射定律的公式
2、。3.3.会熟练做出折射光路图，并会熟练做出折射光路图，并能用折射定律解释有关的光现象和能用折射定律解释有关的光现象和有关的计算。有关的计算。4.4.理解折射率概念，知道折射率与光速的关系，掌握折射率的决理解折射率概念，知道折射率与光速的关系，掌握折射率的决定式。定式。5.5.知道光路是可逆的，并能用来处理有关的问题。知道光路是可逆的，并能用来处理有关的问题。当光束由空气斜射向玻璃表面时，入射当光束由空气斜射向玻璃表面时，入射光束在界面上将发生那些光现象？光束在界面上将发生那些光现象？12空气介质NNAOBC3实验演示实验演示 光从空气射到玻璃上，在光从空气射到玻璃上，在界面上一部分光束界面上
3、一部分光束发生反射发生反射，回到空气中；另一部分光束射回到空气中；另一部分光束射入玻璃中并改变了原来的传播入玻璃中并改变了原来的传播方向，方向，发生了折射发生了折射。实验结论实验结论1.1.反射定律：反射光线与入射光线、法线处于反射定律：反射光线与入射光线、法线处于同一平面同一平面内内；反射光线和入射光线分别位于；反射光线和入射光线分别位于法线的两侧法线的两侧；反射角；反射角等于等于入射角。入射角。一、光的反射一、光的反射新新课内内容容2.2.常见的反射现象常见的反射现象二、光的折射二、光的折射新新课内内容容1.1.折射现象：光从一种介质射入到另一介质时传播方向折射现象：光从一种介质射入到另一
4、介质时传播方向发生改变的现象，叫做光的折射。发生改变的现象，叫做光的折射。2.2.入射角：入射角：入射光线和法线的夹入射光线和法线的夹角，角，如图如图 i。折射角：折射角：折射光线和法线的夹角折射光线和法线的夹角,如图如图 r r 。入射角跟折射角之间究竟有什么关系呢？入射角跟折射角之间究竟有什么关系呢？【实验演示一实验演示一】将半圆形玻璃砖放在适当位置，打开激光演示仪，将半圆形玻璃砖放在适当位置，打开激光演示仪，让激光器发出的一束激光照在半圆形透明玻璃砖的直面上，改变入让激光器发出的一束激光照在半圆形透明玻璃砖的直面上，改变入射角，让学生观察折射角、入射角的变化情况。射角，让学生观察折射角、
5、入射角的变化情况。（观看实验视频）观看实验视频）入射角跟折射角之间究竟有什么关系呢？入射角跟折射角之间究竟有什么关系呢？【讨论与分析】【讨论与分析】（1 1）观察：）观察：随着入射角增大，折射角如何变化？随着入射角增大，折射角如何变化？（2 2）猜想：）猜想：入射角、折射角的变化有什么数学规律？入射角、折射角的变化有什么数学规律？可能的猜想方向：可能的猜想方向：入射角与折射角是成入射角与折射角是成正比例增加？还是正比例增加？还是成平方、成平方根的增加？还是其他关系？折射角与入射角之成平方、成平方根的增加？还是其他关系？折射角与入射角之间确切的定量关系究竟是怎样的呢？间确切的定量关系究竟是怎样的
6、呢？入射角跟折射角之间究竟有什么关系呢？入射角跟折射角之间究竟有什么关系呢？【实验结果分析】【实验结果分析】入射角入射角1 1折射角折射角2 21 1/2 2sinsin2 2/sin/sin2 210106.76.71.501.501.491.49202013.313.31.501.501.491.49303019.619.61.531.531.491.49404025.225.21.591.591.511.51505030.730.71.631.631.501.50606035.135.11.671.671.511.51707038.638.61.811.811.501.50808040.
7、640.61.971.971.511.51二、光的折射二、光的折射新新课内内容容3.3.折射定律：折射光线与入射光线、法线处在折射定律：折射光线与入射光线、法线处在同一平面同一平面内；内；折射光线与入射光线分别位于折射光线与入射光线分别位于法线两侧法线两侧；入射角和；入射角和折射角的折射角的正弦成正比正弦成正比。12空气玻璃NNAOB 4.4.定义式：定义式：科学的足迹科学的足迹 对于光的折射现象，人类早在公元对于光的折射现象，人类早在公元140140年就进行了年就进行了测量。直到测量。直到16211621年，才由荷兰数学家斯涅尔找到了折年，才由荷兰数学家斯涅尔找到了折射角与入射角之间的这种定
8、量关系。可见，发现或总射角与入射角之间的这种定量关系。可见，发现或总结一个物理规律需要坚强的毅力和持之以恒的科学精结一个物理规律需要坚强的毅力和持之以恒的科学精神。因此，折射定律又叫斯涅尔定律。神。因此，折射定律又叫斯涅尔定律。如果光束沿着原来折射光线逆向射到界面上，光束折射后，如果光束沿着原来折射光线逆向射到界面上，光束折射后，就会沿着原来的入射光线方向传播。在折射现象中，光路也是可就会沿着原来的入射光线方向传播。在折射现象中，光路也是可逆的。逆的。光路可逆原理光路可逆原理当光从空气（光疏介质）斜射入水（光当光从空气（光疏介质）斜射入水（光密介质）时，折射角小于入射角密介质）时，折射角小于入
9、射角 当光从水（光密介质）斜射入空气（光当光从水（光密介质）斜射入空气（光疏介质），折射角大于入射角疏介质），折射角大于入射角 三、折射率三、折射率新新课内内容容1.1.定义：物理学中把光定义：物理学中把光从真空射入某种介质从真空射入某种介质发生折射时，入发生折射时，入射角与折射角的正弦之比射角与折射角的正弦之比n n，叫做这种介质的绝对折射率。叫做这种介质的绝对折射率。研究表明，光在不同介质的速度不同，这也正是光发生折射的原因。研究表明，光在不同介质的速度不同，这也正是光发生折射的原因。2.2.物理意义：反映介质的物理意义：反映介质的光学性质光学性质的物理量的物理量。即反映介即反映介质对光的
10、质对光的偏折作用偏折作用大小。大小。折射率折射率越大越大，对光的，对光的偏折偏折程度程度越明显越明显，反之越弱。，反之越弱。Sin（真空角真空角）定义式：n=Sin（介质角介质角）介质介质折射率折射率金刚石金刚石2.42二氧化碳二氧化碳1.63真空本身的折射率 n=1介质介质折射率折射率岩盐岩盐1.55酒精酒精1.36水晶水晶1.55玻璃玻璃1.5-1.8水水1.33空气空气1.00028几种介质的折射率：几种介质的折射率：三、折射率三、折射率新新课内内容容3.3.折射率与光速的关系：折射率与光速的关系：（1 1）某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度）某种介质的折射率，等于光在真空中的传
11、播速度c c跟光在这种介质中的传播速度跟光在这种介质中的传播速度v v之比即：之比即：（3 3）真空的折射率为）真空的折射率为1 1，其余介质的折射率都大于，其余介质的折射率都大于1 1，折，折射率无单位。射率无单位。（2 2）决定式：）决定式：1.1.在光的折射现象中，折射角随着入射角的变化而变在光的折射现象中，折射角随着入射角的变化而变化，而两角的化，而两角的正弦值之比是个常数。正弦值之比是个常数。即即n n与与i i和和r r均无关均无关2 2.对于对于不同的介质不同的介质，折射率的值是，折射率的值是不同不同的。的。3.3.介质的介质的折射率折射率是是由介质由介质本身性质本身性质决定决定
12、的的,它它取决于光取决于光在介质中传播的速度。在介质中传播的速度。4.4.由于不同频率的色光在同一种介质中传播速度不同，由于不同频率的色光在同一种介质中传播速度不同，红光红光的传播速度最大，的传播速度最大，折射率最小折射率最小，紫光紫光的传播速度的传播速度最小，最小，折射率最大折射率最大。对于折射率应从下面几个层次来理解对于折射率应从下面几个层次来理解1.1.“铅笔弯折之谜铅笔弯折之谜”空气水AA界面四、利用光的折射解释实际问题四、利用光的折射解释实际问题新新课内内容容2.2.水中硬币水中硬币硬币硬币空气空气水 人在水上看到人在水上看到物体像，比实际物体像，比实际物体位置偏上，物体位置偏上，感
13、觉水比较浅。感觉水比较浅。四、利用光的折射解释实际问题四、利用光的折射解释实际问题新新课内内容容由于光的折射，水中物体的位由于光的折射，水中物体的位置看起来比实际位置要置看起来比实际位置要高高些。些。3.3.渔民叉鱼渔民叉鱼渔民怎样才能叉到鱼？渔民怎样才能叉到鱼？四、利用光的折射解释实际问题四、利用光的折射解释实际问题新新课内内容容空气空气水水界面界面A AAA 从水中看水面上的物体，物体比实际的高度要从水中看水面上的物体，物体比实际的高度要高高四、利用光的折射解释实际问题四、利用光的折射解释实际问题新新课内内容容假设地球表面不存在大气层假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到的日出时那么人们
14、观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比刻与存在大气层的情况相比,（）A.A.将提前将提前 B.B.将延后将延后C.C.在某些地区将提前在某些地区将提前,在另一些地区将延后在另一些地区将延后 D.D.不变不变B应用分析应用分析光光的的折折射射折折射射率率n1.1.反映介质对光的偏折作用，反映介质对光的偏折作用，n n越大光线偏折越明显越大光线偏折越明显2.2.定义式定义式 n n 光从真空中进入介质光从真空中进入介质（1/n 光从介质进入真空）光从介质进入真空）3.决定式决定式:n=c/v n1绝对折射率绝对折射率课堂小结：课堂小结：光的折射光的折射光的折射定律光的折射定律三线共面三线共面常数常
15、数sin1/sin2sin1/sin2sin1/sin2典例分析典例分析 例例1 1：光线以：光线以3030的入射角从玻璃射向空气，它的反射光的入射角从玻璃射向空气，它的反射光线与折射光线成线与折射光线成90 90 夹角，则玻璃的折射率为夹角，则玻璃的折射率为_？ri玻璃玻璃空气空气 例例2 2：已知光在某介质中的传播速度是：已知光在某介质中的传播速度是2.1222.12210108 8m/sm/s，当光线由该介质射入空气时，入射光与介质界面的夹角当光线由该介质射入空气时，入射光与介质界面的夹角为为6060，求：此时的折射角为多少？，求：此时的折射角为多少？介质N12空气NAOB典例分析典例分
16、析由（1）、（2）两式解得：为在空气中光线、法线间的夹角 为在介质中光线与法线间的夹角30解：由介质的折射率与光速的关系得：(1)所以又根据介质折射率的定义式得：又根据介质折射率的定义式得：(2)介质N12空气NAOB例例3.3.如图一个储油桶的底面直径与高均为如图一个储油桶的底面直径与高均为d d当桶内没当桶内没有油时，从某点恰能看到桶底边缘的某点。当桶内有油时，从某点恰能看到桶底边缘的某点。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿方向看去，恰好油的深度等于桶高的一半时，仍沿方向看去，恰好看到桶低上的点看到桶低上的点C C，两点距离，两点距离d/4d/4求求油的折射率油的折射率和和光在油中传播的
17、速度光在油中传播的速度。dCAFDOBCG典例分析典例分析OACBGDF因底面直径和桶高相等因底面直径和桶高相等,由此可知由此可知 AOF=ABG=450又又OD=2CD油的折射率油的折射率光在油中的传播速度光在油中的传播速度解解:结结 束束问题：问题：玻璃是一种透明介质，光从空气入射到玻玻璃是一种透明介质，光从空气入射到玻璃的界面上会发生折射，如何把玻璃的折璃的界面上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？射率测出来？实验：测玻璃砖的折射率实验：测玻璃砖的折射率一一.实验器材：实验器材：玻璃砖玻璃砖 白纸、大头针若白纸、大头针若干、铅笔、直尺、干、铅笔、直尺、量角器量角器二二.实验原理：实验原
18、理：根据折射率的定义根据折射率的定义：要测折射率，必须知道要测折射率，必须知道与一个折射现象对应的折与一个折射现象对应的折射角和入射角。射角和入射角。空气空气玻璃玻璃 i=?r=?界面界面法线法线三三.实验步骤：实验步骤：（1）铺纸（将白纸用图钉固定在木板上）（2）在白纸上画一条线aa作为界面，过aa上的一点O（作为入射点）画法线NN,并画AO作为入射光线（3）把玻璃砖放在白纸上，使它的一边与aa对齐（确保O为实际入射点），确定（如何确定，联想验证平行四边形定则实验中记录力的方向）玻璃砖的另一界面bb（确保出射点准确）步骤（边听边模仿）步骤（边听边模仿）插针法插针法步骤（边听边模仿）步骤（边听
19、边模仿）（4）在直线AO上竖直插大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线让P2挡住P1的像。再在另一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3、P2、P1的像，记下P3、P4位置（5）移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线DC与bb交于o（作为实际出射点），直线OD代表沿AO方向的入射光通过玻璃砖后的传播方向（6）连接OO，入射角i=AON,折射角r NOO，用量角器量出入射角和折射角，求出对应的正弦值，记录在表格中（7）用上述方法求出入射角分别为300、450、600时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中（8）算出不同入射角时的入射角
20、与折射角的正弦比值，最后求出几次实验的平均值为折射率四四.注意事项：注意事项：（1）入射角一般取15o75o为宜（太小，相对误差大；太大,使折射光线弱，不易观察）（2）插针要竖直，且间距适当大些（精确确定光路）（3）插针法实验，玻璃砖不能动（移动会改变光路图）（4）确定边界线时严禁把玻璃砖当尺子用（损坏玻璃砖），画边界线时描两点确定边界线（5）玻璃砖宽度在5cm以上（让折射光线长点以减小误差）五五.数据处理：数据处理：（1）计算法：量角度计算（2）作图法：画一个圆与入射、折射光线相交于A、E两点，从交点作两条与法线垂直的线段，量出两条线段长度课堂小结光的反射和折射反射、折射、干涉、衍射波 光波光 电 效 应粒子 光子光的波粒二象性1、光的实质4、实验：测定玻璃砖的折射率：点线角率光的反射定律：同介质、共面、异侧、等大小光的折射定律：两介质、共面、异侧、不等大3、折射率：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比定义式：决定式：2、光的反射和折射定律 物理意义：反应光线从真空折射到另一介质时光线折射程度的物理量