高中物理选修3-4光-全章学案

13.1 光的反射和折射导学方案 一、反射定律和折射定律

【问题】光从一种介质射入另一种介质时，一般会发生什么样的现象？

【提出问题】光在折射时遵循什么样的规律？

观察实验：让一束光由一种介质斜射入另一种介质表面时，改变入射角时，发现折射角________

【问题】折射角和入射角之间有什么样的关系？

1621年，荷兰数学家斯涅耳在分析了大量的实验数据后终于找到了两者之间的关系，并把它总结为光的折射定律。 光的折射定律：

注意：在光的反射和折射现象中，光路是可逆的！

二、折射率 （一）

光从真空射入某介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用n表示,公式为：

（二）

研究表明：光在不同介质中的速度不同；

某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，公式为：

思考：为什么任何介质的折射率n都大于1 ？

【例题1】如图所示，一个储油桶的底面直径与高均为d.当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B。当桶内油的深度等于桶高的一半时，

仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距4。求油的折

射率和光在油中传播的速度。

例2：斜插入水中的筷子与竖直方向成45°角，由空气中向下观察，看到筷子在水中的部分与竖直方向成的角度为θ，则( ) A.θ＜45° B.θ＞45° C.θ=45° D .条件不足，无法判断 例3：光线以30°的入射角从玻璃射向空气，它的反射光线与折射光线成90 °夹角，则玻璃的折射率为 __________

例4：光在某种介质中的传播速度是2.122×108m/s，当光线以30°入射角由该介质射入空气时，折射角为多少？

【课堂探究练习】

1.图13.1-5时惯有空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气的光路图，O点是半圆形玻璃砖的圆心。指出哪些情况是可能发生的，哪些情况是不可能发生的。

2.光以60°的入射角从空气射入折射率n=3的玻璃中，折射角是多大？画出光路图。

3.图13.1-6是光由空气射入某种介质时的折射情况，试由图中的数据求出这个介质的折射率和这种介质中的光速。

4.图13.1-7是射水鱼在水中准确射中水面上约1m远的小昆虫的照片。请你运用光的折射的知识分析，水中的鱼看到小昆虫的位置是在实际昆虫的上方还是下方？

三、测定玻璃的折射率

5.关于图13.1-3测定玻璃折射率的实验，回答以下问题： （1）证明图中的入射光线与射出玻璃砖的光线是平行的。

（2）如果光射入和射出玻璃的两个面是平行的，射出玻璃砖的光线相对入射光线来说产生了侧移。证明：入射角越大侧移越大。

课后提高 疑难突破

关于折射率的理解

剖析：（1）光从真空射入某种介质发生折射，入射角θ1的正弦跟折射角θ2的正弦之比n叫做这种介质的折射率：

（2）折射率和光在介质中传播的速度有关：当c为真空中的光速，v为介质中的光速时：

（3）折射率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.

（4）各种介质的折射率是不同的，两种介质相比较，折射率较小的介质称为 ，折射率较大的介质称为 .

【例1】 如图所示，光线以入射角θ1从空气射向折射率n=2玻璃表面.

（1）当入射角θ1=45°时，反射光线与折射光线间的夹角θ为多少？ （2）当入射角θ1为多少时，反射光线和折射光线垂直？

变式训练1:光线从空气射向玻璃砖，当入射光线与玻璃砖表面成30°角时折射光线与反射光线恰好垂直，则此玻璃砖的折射率是（ )

A. B. C. 2/2 D./3

13.2 全反射

【课前预习】

1、请画出一束光从空气射入水中时的光路图，并比较它们的入射角和折射角的大小关系

2、根据光路的可逆性原理，若一束光逆着光折射的方向从水中射向空气，其光路图又如何？

3、逐渐增大光在水中的入射角，根据光的折射定律可知，光进入空气的折射角该如何变化？

4、什么时光疏介质，什么是光密介质？一种介质是光疏介质或光密介质是绝对的吗？

5、什么是全反射？发生全反射的条件是什么？

6、全反射棱镜和光导纤维的原理是什么？有哪些应用。

【课内探究】

一、光密介质 光疏介质

什么是光疏介质和光密介质？

理解：1.光疏介质与光密介质是相对的

2.光在光密介质中的速度比在光疏介质中的传播速度小 【注意】光密介质与光疏介质并不看密度的大小

【思考】

根据折射定律，光由光疏介质射入光密介质时，折射角______入射角； 光由光密介质射入光疏介质时，折射角______入射角 二、全反射的条件

全反射：当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫全反射

临界角：________________________________________

小结：

1.发生全反射的条件是：

2.临界角与折射率之间的关系（推导）：

3.介质的折射率越大，发生折射时的临界角射率不同，在空气中发生全反射的临界角不一样 【针对训练1 】

2

，下列说法中正确的是

A．光线a、b都不能发生全反射 B．光线a、b都能发生全反射

C．光线a发生全反射，光线b不发生全反射 D．光线a不发生全反射，光线b发生全反射 【针对训练2】

已知某介质的折射率为2，一束光从该介质射入空气时入射角为60°，其正确的光路图如图中哪一幅所示（ ）

三、全反射的应用 （一）全反射棱镜

已知玻璃的折射率是2，试完成下列光路图

作用：常用来改变光的传播方向，用途十分广泛 （二）光导纤维

光导纤维导光的原理： 应用：内窥镜

应用提高

【例】 在一个圆形轻木塞的中心插上一根大头针，然后把它倒放在水面上，调节针插入的深度，使观察者不论在什么位置都刚好不能看到水面的大头针，如图13-7-1（a），量出针露出的长度为d，木塞的半径为r，求水的折射率.

课堂反馈：

1.光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那 必须满足的条件是（ ）

A.a是光密介质，b是光疏介质

B.光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度 C.光的入射角必须大于或等于临界角 D.必须是单色光

2.光从折射率为2的介质中以40°的入射角射到介质与空气的界面上时，能发生全反射吗？

3.如图所示，一条光线从空气中垂直射到 棱镜界面BC上，棱镜n=2，这条光线 离开棱镜时与界面夹角为： A、30 B、45 C、60 D、90

13.3-4 光的干涉 实验：用双缝干涉测量光的波长

第一课时 【自主学习】

一、物理学史：1801年，英国物理学家________成功观察到了光的干涉现象。

二、阅读教材：光的双缝干涉实验

（1）实验过程:让一束单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上，两 …… 此处隐藏：5488字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……