第四章光1．光的折射課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動(dòng)探究課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)目標(biāo)體系構(gòu)建核心素養(yǎng)提升目標(biāo)體系構(gòu)建【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．理解光的折射定律，能解釋生活中的折射現(xiàn)象。2．理解折射率的物理意義，知道折射率與光速的關(guān)系，并能計(jì)算相關(guān)問題。3．會(huì)用插針法測(cè)量玻璃的折射率，具備相關(guān)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α！舅季S脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋

1．折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)斜射進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向______的現(xiàn)象。改變知識(shí)點(diǎn)1光的折射和折射定律同一平面正可逆1．定義光從______射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，________的正弦與________的正弦之比，叫作這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率，簡(jiǎn)稱折射率。2．物理意義是一個(gè)與介質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，反映介質(zhì)__________的物理量。真空知識(shí)點(diǎn)2折射率入射角折射角光學(xué)性質(zhì)真空介質(zhì)大于1

1．實(shí)驗(yàn)器材白紙，圖釘，________，直尺，鉛筆，________，平木板，長(zhǎng)方形玻璃磚。2．實(shí)驗(yàn)原理如圖所示為兩面平行的玻璃磚對(duì)光路的側(cè)移。用插針法找出與入射光線AO對(duì)應(yīng)的出射光線______，確定出O′點(diǎn)，畫出______________，量出入射角θ1和折射角θ2，據(jù)n＝_______計(jì)算出玻璃的折射率。大頭針知識(shí)點(diǎn)3測(cè)量玻璃的折射率量角器O′D

折射光線OO′

思考辨析『判一判』(1)入射光線與反射光線在不同介質(zhì)中。 (

)(2)入射光線與反射光線關(guān)于法線對(duì)稱。 (

)(3)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向就會(huì)變化。 (

)(4)若光從空氣中射入水中，它的傳播速度一定減小。 (

)(5)介質(zhì)的密度越大，其折射率一定也越大。 (

)(6)光從真空斜射入任何介質(zhì)時(shí)，入射角均大于折射角。 (

)×

√

×

√

×

√

『選一選』如圖所示，國(guó)家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上點(diǎn)綴了無數(shù)白色亮點(diǎn)，他們被稱為鍍點(diǎn)，北京奧運(yùn)會(huì)舉行時(shí)正值盛夏，鍍點(diǎn)能改變光線方向，將光線擋在場(chǎng)館外，鍍點(diǎn)對(duì)外界陽光的主要作用是

(

)A．反射太陽光線，遵循光的反射定律B．反射太陽光線，不遵循光的反射定律C．折射太陽光線，遵循光的折射定律D．折射太陽光線，不遵循光的折射定律解析：“擋在場(chǎng)館外”一定是反射，只要是反射就一定遵循光的反射定律。A

『想一想』有經(jīng)驗(yàn)的漁民叉魚時(shí)，不是正對(duì)著看到的魚去叉，而是對(duì)著所看到魚的下方叉，如圖所示。你知道這是為什么嗎？解析：從魚身上反射的光線由水中進(jìn)入空氣時(shí)，在水面上發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進(jìn)入人眼，人眼會(huì)逆著折射光線的方向看去，就會(huì)覺得魚變淺了，眼睛看到的是魚的虛像，在魚的上方，所以叉魚時(shí)要瞄準(zhǔn)像的下方，如圖所示。課內(nèi)互動(dòng)探究探究如圖所示，落山的太陽看上去正好在地平線上，但實(shí)際上太陽已處于地平線以下，觀察者的視覺誤差大小取決于當(dāng)?shù)卮髿獾臓顩r。造成這種現(xiàn)象的原因是什么？光的折射情景導(dǎo)入提示：光的折射1．光的方向光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般要發(fā)生變化(斜射)。并非一定變化，當(dāng)光垂直界面入射時(shí)，傳播方向就不發(fā)生變化。2．光的傳播速度光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播速度一定發(fā)生變化，當(dāng)光垂直界面入射時(shí)，光的傳播方向雖然不變，但也屬于折射，因?yàn)楣鈧鞑サ乃俣劝l(fā)生了變化。要點(diǎn)提煉3．入射角與折射角的大小關(guān)系光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，折射角與入射角的大小關(guān)系不要一概而論，要視兩種介質(zhì)的折射率大小而定。當(dāng)光從真空斜射入介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角，當(dāng)光從介質(zhì)斜射入真空時(shí)，入射角小于折射角。(1)應(yīng)用折射定律和反射定律解題的關(guān)鍵是確定入射角和折射角。畫出正確的光路圖是解題的必要前提。(2)入射角、折射角、反射角均以法線為標(biāo)準(zhǔn)來確定，注意法線與界面的區(qū)別。特別提醒典例1典例剖析思路引導(dǎo)：根據(jù)題意，正確作出光路圖，明確入射角、反射角、折射角間的關(guān)系是解答此題的關(guān)鍵。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練C

探究不同介質(zhì)折射率不同，而它們的密度也往往不同，那么介質(zhì)的折射率與其密度有什么關(guān)系？是不是介質(zhì)的密度越大，其折射率就越大？提示：介質(zhì)的折射率與介質(zhì)的密度沒有必然的聯(lián)系，密度大，折射率未必大，如水和酒精，水的密度較大，但水的折射率較小。對(duì)折射率的理解情景導(dǎo)入1．關(guān)于正弦值當(dāng)光由真空射入某種介質(zhì)時(shí)，入射角、折射角以及它們的正弦值是可以改變的，但正弦值的比值是一個(gè)常數(shù)。2．關(guān)于常數(shù)n入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一個(gè)常數(shù)，但不同介質(zhì)具有不同的常數(shù)，說明常數(shù)反映了該介質(zhì)的光學(xué)特性。要點(diǎn)提煉特別提醒(多選)有一束單色光從介質(zhì)A射入介質(zhì)B，再由介質(zhì)B射入介質(zhì)C，如圖所示。根據(jù)圖中所給的情況判斷，下列說法正確的是

(

)A．介質(zhì)B的折射率最大B．介質(zhì)C的折射率最大C．光在介質(zhì)B中的速度最大D．光在介質(zhì)C中的速度最大典例2典例剖析BC

對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練CD

解析：介質(zhì)的折射率是一個(gè)表明介質(zhì)的光學(xué)特性的物理量，由介質(zhì)本身決定，與入射角、折射角無關(guān)。由于真空中光速是個(gè)定值，故n與v成反比正確，這也說明折射率與光在該介質(zhì)中的光速是有聯(lián)系的，由v＝λf，當(dāng)f一定時(shí)，v正比于λ。n與v成反比，故折射率與波長(zhǎng)λ也成反比。探究1．實(shí)驗(yàn)步驟(1)如圖所示，將白紙用圖釘釘在繪圖板上。實(shí)驗(yàn)：測(cè)量玻璃的折射率要點(diǎn)提煉(2)在白紙上畫出一條直線aa′作為界面(線)，過aa′上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN′，并畫一條線段AO作為入射光線。(3)把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上，使它的長(zhǎng)邊跟aa′對(duì)齊，畫出玻璃磚的另一邊bb′。(4)在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向直到P2的像擋住P1的像。再在觀察者一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3及P1、P2的像，記下P3、P4的位置。(5)移去大頭針和玻璃磚，過P3、P4所在處作直線O′B與bb′交于O′，直線O′B就代表了沿AO方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向。(6)連接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′。(2)入射角θ1應(yīng)適當(dāng)大一些，以減小測(cè)量角度的誤差，但入射角不宜太大，也不宜太小。(3)在操作時(shí)，手不能觸摸玻璃磚的光潔面。更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線。(4)在實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變。(5)玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5cm以上。若寬度太小，則測(cè)量誤差較大。4．誤差分析實(shí)驗(yàn)誤差主要有兩個(gè)：(1)入射光線和出射光線確定的不夠精確，因此要求插大頭針時(shí)兩大頭針間距應(yīng)較大。(2)入射角、折射角測(cè)量的不精確，為減小測(cè)角時(shí)的相對(duì)誤差，入射角要稍大些，但不宜太大，否則光線會(huì)從玻璃磚的側(cè)面射出，并且入射角太大時(shí)，反射光較強(qiáng)，折射光會(huì)相對(duì)較弱。(2020·江蘇省揚(yáng)州中學(xué)高二下學(xué)期期中)如圖1所示，某同學(xué)在“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，先將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定，玻璃磚平放在白紙上，然后在白紙上確定玻璃磚的界面aa′和bb′，O為直線AO與aa′的交點(diǎn)。在直線OA上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針。典例3典例剖析(1)該同學(xué)接下來要完成的必要步驟有____。A．插上大頭針P3，使P3僅擋住P2的像B．插上大頭針P3，使P3擋住P1的像和P2的像C．插上大頭針P4，使P4僅擋住P3D．插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像(2)過P3、P4作直線交bb′于O′，過O′作垂直于bb′的直線NN′，連接OO′。測(cè)量圖1中角α和β的大小。則玻璃磚的折射率n＝_______。BD

(3)如圖2所示，該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中將玻璃磚界面aa′和bb′的間距畫得過寬。若其他操作正確，則折射率的測(cè)量值______準(zhǔn)確值(選填“大于”“小于”或“等于”)。(4)另一位同學(xué)準(zhǔn)確地畫好玻璃磚的界面aa′和bb′后，實(shí)驗(yàn)過程中不慎將玻璃磚向下平移了一些，如圖3所示，而實(shí)驗(yàn)的其他操作均正確，則折射率的測(cè)量值______準(zhǔn)確值(選填“大于”“小于”或“等于”)。小于等于3．如圖所示是利用插針法測(cè)定玻璃磚的折射率時(shí)得到的光路圖。玻璃磚的入射面AB和出射面CD并不平行，則：對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練(1)出射光線與入射光線________。(選填“平行”或“不平行”)(2)以入射點(diǎn)O為圓心，以R為5cm長(zhǎng)度為半徑畫圓，與入射線PO交于M點(diǎn)，與折射線OQ交于F點(diǎn)，過M、F點(diǎn)分別向法線作垂線，量得MN＝1.68cm，EF＝1.12cm，則該玻璃磚的折射率n＝______。不平行1.5

核心素養(yǎng)提升解決光的折射問題的常規(guī)思路和兩類典型的問題1．常規(guī)思路(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖。(2)利用幾何關(guān)系確定光路圖中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角均是與法線的夾角。(3)利用折射定律、折射率公式列式求解。2．玻璃磚對(duì)光的折射問題常見的玻璃磚有半圓形玻璃磚和長(zhǎng)方形玻璃磚。對(duì)于半圓形玻璃磚若光線從半圓面射入，且其方向指向圓心，則其光路圖如圖甲所示，光線只發(fā)生一次偏折。對(duì)于兩個(gè)折射面相互平行的長(zhǎng)方形玻璃磚，其折射光路如圖乙所示，光線經(jīng)過兩次折射后，出射光線與入射光線的方向平行，但發(fā)生了側(cè)移。作光路圖的要點(diǎn)(1)作光路圖時(shí)，實(shí)際光線要畫實(shí)線，不是實(shí)際光線的要畫虛線。(2)光線要畫箭頭表示光的傳播方向。(3)光線從折射率小的介質(zhì)進(jìn)入折射率大的介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角；光線從折射率大的介質(zhì)進(jìn)入折射率小的介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角。注意：①光路是可逆的；②垂直界面入射的光線，折射光線與入射光線在同一直線上；③過半圓形玻璃磚圓心的光線在圓弧處不偏折。特別提醒

(多選)如圖所示，把用相同玻璃制成的厚度為d的正方體a和半徑亦為d的半球體b，分別放在報(bào)紙上，且讓半球的凸面向上。從正上方分別觀察a、b中心處報(bào)紙上的字，下面的觀察記錄中正確的是

(

)A．a(chǎn)中的字比b中的字高B．b中的字比a中的字高C．一樣高D．a(chǎn)中的字較沒有玻璃時(shí)的高，b中的字和沒有玻璃時(shí)的一樣AD

案例解析：如圖所示，放在b中的字反射的光線經(jīng)半球體向外傳播時(shí)，傳播方向不變，故人看到字的位置是字的真實(shí)位置。而放在a中的字經(jīng)折射，人看到的位置比真實(shí)位置要高。課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)D

2．(2021·山東省聊