第4章光的折射和全反射第1節(jié)光的折射核心素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)物理觀念知道光的折射現(xiàn)象，理解光的折射定律和折射率的概念?？茖W(xué)思維學(xué)會根據(jù)光的折射畫出光路圖，應(yīng)用光的折射定律分析解決問題?？茖W(xué)探究通過用實驗探究折射角與入射角的關(guān)系?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任認(rèn)識到物理研究是建立在觀察和實驗基礎(chǔ)上的一項創(chuàng)造性工作，對自然界有好奇心，激發(fā)對物理知識的學(xué)習(xí)熱情和興趣。一、探究折射角與入射角的關(guān)系1．實驗裝置：水槽、激光發(fā)射器、量角器。2．實驗探究：保持光在水面的________不變，不斷改變?nèi)肷涔獾姆较颍^察________的方向如何變化。3．實驗結(jié)論(1)光從空氣斜射入水中時，折射角______入射角。(2)當(dāng)入射角增大時，折射角______。入射點折射光小于增大改變常數(shù)可逆偏折之比1．將一根筷子斜插入裝有水的茶缸中，可以看到水中的筷子向上彎折了。如何解釋觀察到的現(xiàn)象？提示：水中的筷子發(fā)生了光的折射現(xiàn)象。2．如圖甲、乙所示是一狹窄光束射到玻璃面上時發(fā)生折射和反射的情境，結(jié)合情境討論下列問題。(1)反射光線、折射光線、入射光線和法線的位置關(guān)系如何？(2)在光的反射和折射中如果逆著反射光線或折射光線的方向射入，出射光線會沿什么方向？提示：(1)反射光線、折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線、折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)。(2)出射光線會沿原入射光線的方向射出，因為在光的反射和折射中光路是可逆的。3．幾種介質(zhì)的折射率(λ＝589.3nm

t＝20℃)介質(zhì)折射率介質(zhì)折射率金剛石2.42氯化鈉1.54二硫化碳1.63酒精1.36玻璃1.50～2.00水1.33水晶1.54~1.56空氣1.0003試根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷下列說法的正誤：(1)介質(zhì)的折射率都大于1。

()(2)折射率大的介質(zhì)密度一定大。

()(3)玻璃的折射率一定大于水晶的折射率。

()(4)光在水中的傳播速度大于光在酒精中的傳播速度。

()√××√新知學(xué)習(xí)(一)|光的折射和折射定律[任務(wù)驅(qū)動]有經(jīng)驗的漁民叉魚時，不是正對著看到的魚去叉，而是對著所看到魚的下方叉，如圖所示。你知道這是為什么嗎？提示：人看到的魚是由于折射而成的像，其位置在魚的實際位置上方，如圖所示。

[重點釋解]1．光的方向

光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，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，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，傳播速度一定發(fā)生變化，當(dāng)光垂直界面入射時，光的傳播方向雖然不變，但也屬于折射，光傳播的速度發(fā)生變化。3．入射角與折射角的大小關(guān)系(1)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，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。(2)當(dāng)光從折射率小的介質(zhì)斜射入折射率大的介質(zhì)時，入射角大于折射角，當(dāng)光從折射率大的介質(zhì)斜射入折射率小的介質(zhì)時，入射角小于折射角。[答案]

(1)7m

(2)5.5m/方法技巧/解決光的折射問題的基本思路(1)根據(jù)題意正確畫出光路圖。(2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊角關(guān)系，注意入射角、反射角、折射角的確定。(3)利用反射定律、折射定律求解有關(guān)問題。(4)注意光路可逆性的利用。答案：BD

2．(2022·浙江1月選考)如圖所示，用激光筆照射半圓形玻璃磚圓心O點，發(fā)現(xiàn)有a、b、c、d四條細(xì)光束，其中d是光經(jīng)折射和反射形成的。當(dāng)入射光束a繞O點逆時針方向轉(zhuǎn)過小角度Δθ時，b、c、d也會隨之轉(zhuǎn)動，則

(

)A．光束b順時針旋轉(zhuǎn)角度小于ΔθB．光束c逆時針旋轉(zhuǎn)角度小于ΔθC．光束d順時針旋轉(zhuǎn)角度大于ΔθD．光束b、c之間的夾角減小了2Δθ答案：B

新知學(xué)習(xí)(二)|對折射率的理解[任務(wù)驅(qū)動]如下表所示是在探究光由真空射入某種透明介質(zhì)發(fā)生折射時的規(guī)律時得到的實驗數(shù)據(jù)，請在表格基礎(chǔ)上思考以下問題：入射角i(°)折射角r(°)i/rsini/sinr106.71.501.492013.31.501.493019.61.531.494025.21.591.515030.71.631.50入射角i(°)折射角r(°)i/rsini/sinr6035.11.711.517038.61.811.508040.61.971.51(1)隨著入射角的增大，折射角怎樣變化？(2)當(dāng)入射角與折射角發(fā)生變化時，有沒有保持不變的量？提示：(1)隨著入射角的增大，折射角也增大。(2)由表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)入射角與折射角發(fā)生變化時，入射角的正弦與折射角的正弦的比值保持不變。

[典例體驗][典例]

如圖，單色光從折射率n＝1.5、厚度d＝10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速為3×108m/s，則該單色光在玻璃板內(nèi)傳播的速度為________m/s；對于所有可能的入射角，該單色光通過玻璃板所用時間t的取值范圍是________s≤t<________s(不考慮反射)。答案：B

2．(2023·濟(jì)南高二檢測)光刻機(jī)是生產(chǎn)大規(guī)模集成電路的核心設(shè)備，光刻機(jī)的曝光波長越短，分辨率越高?！敖]式光刻”是一種通過在光刻膠和投影物鏡之間加入浸沒液體，從而減小曝光波長、提高分辨率的技術(shù)。如圖所示，若浸沒液體的折射率為1.44，當(dāng)不加浸沒液體時光刻膠的曝光波長為193nm，則加入浸沒液體時光刻膠的曝光波長約為

(

)A．161nm B．134nm C．93nm D．65nm一、好素材分享——看其他教材如何落實核心素養(yǎng)

科學(xué)思維——確定坦克內(nèi)部觀察外部的角度范圍1．(選自人教版新教材課后練習(xí))為了從坦克內(nèi)部觀察外部的目標(biāo)，在坦克壁上開了一個孔。假定坦克壁厚20cm，孔的左右兩邊距離12cm，孔內(nèi)安裝一塊折射率為1.52的玻璃，厚度與坦克的壁厚相同(如圖，俯視圖)。坦克內(nèi)的人通過這塊玻璃能看到的外界角度范圍為多大？答案：51.8°

科學(xué)探究——碗中的硬幣2．(選自粵教版新教材課后練習(xí))兩名同學(xué)共同做一個實驗，A同學(xué)把一枚硬幣放在一個沒有水的碗里，把碗放在桌子上并慢慢向遠(yuǎn)處推移，直到眼睛剛好看不到硬幣為止，保持頭部視線不動。這時，B同學(xué)在旁邊緩慢地向碗中倒水，接著A同學(xué)又重新看到碗底的硬幣了。如何解釋這種有趣的現(xiàn)象？提示：

如圖所示，碗中無水時，光沿直線傳播，如光線a進(jìn)入人的眼睛，人看到了硬幣，碗向遠(yuǎn)處推移時，人眼看不到硬幣，當(dāng)碗中加水后，光發(fā)生折射，如光線b進(jìn)入人眼，第二次的位置比碗中無水時更遠(yuǎn)一些。二、新題目精選——品立意深處所蘊(yùn)含的核心價值1．

如圖所示為地球及其大氣層，高空有偵察衛(wèi)星A接收到地球表面

P處發(fā)出的光信號，則A感知到的發(fā)光物應(yīng)在

(

)A．圖中P點B．圖中P點靠近M的一側(cè)C．圖中P點靠近N的一側(cè)D．以上位置都有可能解析：由于大氣層的存在，偵察衛(wèi)星在A處接收到的P處發(fā)出的光信號的光路大致如圖中實線所示，由圖可知選項B正確，A、C、D錯誤。答案：B

2．如圖所示為一內(nèi)側(cè)面與外側(cè)面平行、中間部分

為空氣的三棱鏡。將此三棱鏡放在空氣中，讓一束單色光沿

平行于底邊BC的方向入射到AB面上，光從AC面射出，在圖

示出射光線中(光線②平行于BC邊)，正確的是

(

)A