13[1]1光的折射學(xué)案全集人教新課標(biāo)選修3-4

1、第一節(jié) 光的折射新知預(yù)習(xí)1.光的折射：光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，_發(fā)生改變的現(xiàn)象叫做光的折射.2.光的折射定律：_光線跟_光線和_在同一平面內(nèi)，_光線和_光線分居在_的兩側(cè)，_的正弦跟_的正弦成_比.3.折射率：光從_射入_發(fā)生折射時，_1的正弦與_2的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的折射率.即n=_.某種介質(zhì)的折射率等于光在_中的傳播速度c跟光在_中的傳播速度v之比，即n=_.典題·熱題知識點一 折射定律例1如圖13-1-5所示，一束平行光以30°的入射角從玻璃射向空氣中，折射角為45°.求：圖13-1-5(1)玻璃的折射率；(2)光在玻璃中的傳播速度.解析：假設(shè)光從

2、玻璃射向空氣中時，入射角為30°，折射角為45°；假設(shè)光從空氣射向玻璃時，入射角為45°，根據(jù)光路的可逆性知，折射角一定為30°，由折射定律得：玻璃折射率n=.由折射率與光速的關(guān)系n=得：光在玻璃中的傳播速度v=m/s2.12×108 m/s.答案： 2.12×108 m/s誤區(qū)警示 無論光從玻璃射向空氣還是從空氣射向玻璃，在表示介質(zhì)的折射率時，一定是空氣中的光線和法線的夾角的正弦和介質(zhì)中光線和法線的夾角的正弦的比值，也就是說介質(zhì)的折射率一定大于1.例2如圖13-1-6中，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，細(xì)的單色光束從空氣射向柱體的O點半

3、圓的圓心，產(chǎn)生反射光束1和折射光束2.此玻璃折射率為，入射角為45°相應(yīng)的折射角為24°.現(xiàn)保持入射光不變，將半圓柱繞O點在圖示平面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)過15°，如圖中虛線所示，那么 圖13-1-6A.光束1轉(zhuǎn)過15°B.光束1轉(zhuǎn)過30°C.光束2轉(zhuǎn)過的角度小于15°D.光束2轉(zhuǎn)過的角度大于15°解析：轉(zhuǎn)動前，光束1反射光與入射光線間的夾角為A=45°×2=90°，光束2折射光與入射光線間的夾角為B=45°+180°-24°=201°.轉(zhuǎn)動后，反射光與入射光的夾角A

4、=60°×2=120°,據(jù)折射定律，=，得r=30°，那么折射光與入射光間的夾角為B=60°+180°-30°=210°.因為A=A-A=30°，B=B-B=9°，故B、C兩選項正確.答案：BC知識點二 反射定律及折射規(guī)律的綜合應(yīng)用例3如圖13-1-7所示，光線從空氣射入某液體中，入射角為45°，折射角為30°，光線射到液體底部水平放置的平面鏡上反射回來，最后光線又回到空氣中，這時折射角多大圖13-1-7解析：此題是反射定律及折射規(guī)律的綜合應(yīng)用，解決這類題的關(guān)鍵是確定好界面和

5、法線，并靈活運用所學(xué)規(guī)律解決問題.答案：作出如圖13-1-8所示的光路圖，光線入射到平面鏡上時的反射角為30°，根據(jù)光路可逆可知，這時的折射角為45°.圖13-1-8方法歸納 此題除了綜合應(yīng)用了反射知識和折射知識以外，還運用了光路可逆和幾何知識.應(yīng)用上述知識，我們不難看出答案中的光路圖是一個軸對稱圖形，那么由對稱知識我們很容易得出最終回到空氣中的折射角為45°.知識點三 測定折射率的方法例4如圖13-1-9所示，一儲油圓桶，底面直徑與桶高均為d，當(dāng)桶內(nèi)無油時，從某點A恰能看到桶底邊緣上的某點B，當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高一半時，在A點沿AB方向看去，看到桶底上的C點，

6、C、B相距d，由此可得油的折射率n=_；光在油中傳播的速度v=_m/s結(jié)果可用根式表示.圖13-1-9解析：作出光路圖13-1-10，圖13-1-10sin=，sin=,而油的折射率n=，光在油中的傳播速度v=6×107 m/s.答案：/2 6×107例5經(jīng)典回放某同學(xué)在測定一厚度均勻的圓形玻璃的折射率時，先在白紙上作一與圓形玻璃同半徑的圓，圓心為O，將圓形玻璃平放在白紙上，使其邊界與所畫的圓重合，在玻璃一側(cè)豎直插兩枚大頭針P1和P2，在另一側(cè)再先后插兩枚大頭針P3和P4，使從另一側(cè)隔著玻璃觀察時，大頭針P4、P3和P2、P1的像恰在一直線上，移去圓形玻璃和大頭針后，在圖1

7、3-1-11中畫出：圖13-1-111沿P1、P2連線方向的入射光線通過圓形玻璃后的傳播方向；2光線在玻璃內(nèi)的傳播方向；3過光線的入射點作法線，標(biāo)出入射角i和折射角r；4寫出計算玻璃折射率的公式.解析：在對透明介質(zhì)的折射率的測量中，或者是有關(guān)折射率的計算中，首先是要畫好光路圖，重要的是確定入射光線和折射光線，利用鏡前鏡后插針，來確定入射光線和折射光線的方法簡單易行，測量結(jié)果利用公式n=來進(jìn)行計算時，根據(jù)光路圖，直接用量角器測量入射角和折射角.答案：1P1P2為入射光線，P3P4為通過玻璃后的折射光線;2O1O2為入射光線P1P2在玻璃中的折射光線.3如圖13-1-12所示.圖13-1-124n

8、=.巧解提示 也可根據(jù)光路圖，把入射角和折射角的正弦值，轉(zhuǎn)化到直角三角形中，用邊長比的形式將折射率表示出來.知識點四 折射原理的推廣應(yīng)用例6如圖13-1-13所示，一個人發(fā)現(xiàn)水中S處有一溺水者，溺水者離岸的距離SB=10 m，而發(fā)現(xiàn)者在A處，距B點的距離為20 m，此人在岸上跑動的速度為5 m/s，而在水中的速度為1 m/s,發(fā)現(xiàn)者為盡快到達(dá)溺水者處，他應(yīng)在何處下水圖13-1-13解析：這是一個運動學(xué)問題，但與光的折射現(xiàn)象有相似之處，可借助于折射規(guī)律計算.答案：發(fā)現(xiàn)者為了盡快到達(dá)S處，假設(shè)他從P處下水BP=x，就相當(dāng)于入射光的入射角為i=90°，sini/sinr=5,因為sin r=,所以=5,解得x= m2.04 m.即發(fā)現(xiàn)者應(yīng)從距B點2.04 m處下水.方法歸納 光之所以發(fā)生折射，是因為在兩種介質(zhì)中的速度不同，而光的傳播點是使光在某兩點間傳播時間最短，這就是折射的原理，也可應(yīng)用于運動學(xué)中.知識點五 利用折射定律解決實際問題例7 如圖13-1-14所示.在折射率為n，厚度為d的玻璃平板上方的空氣中有一點光源S，從點光源S發(fā)出的光線SA，以角度入射到玻璃板上外表，經(jīng)過玻璃板后從下外表射出，假設(shè)沿此光線傳播的光從光源到玻璃板上外表的傳播時間與光在玻璃中傳播的時間相等，那么點光源S到玻璃板上外表的距離L應(yīng)為多少圖13-1-14解析：由折射定律知sin=