2023-2024（上）全品學練考高中物理選擇性必修第一冊第4章光第四章光1光的折射第1課時折射現(xiàn)象與折射定律學習任務(wù)一折射定律[教材鏈接]閱讀教材,填寫折射的相關(guān)知識.(1)光的折射:光從一種介質(zhì)斜著射到它與另一種介質(zhì)的分界面時,一部分光會另一種介質(zhì),這個現(xiàn)象叫作光的折射.

(2)折射角:折射光線與的夾角稱為折射角.

(3)折射定律:折射光線與入射光線、法線處在內(nèi),折射光線與入射光線分別位于法線的;折射角的正弦與入射角的正弦成正比,即=n12,式中n12是比例常數(shù).

例1(多選)如圖所示,虛線表示兩種介質(zhì)的界面及其法線,實線表示一條光線射向界面后發(fā)生反射和折射的光線,以下說法正確的是 ()A.bO可能是入射光線 B.aO可能是入射光線C.Ob可能是反射光線 D.PQ可能是法線變式1光從空氣斜射入介質(zhì)中,比值sinθ1sinA.與介質(zhì)無關(guān)B.與入射角和折射角的大小有關(guān)C.與入射角的大小無關(guān)D.與入射角的正弦值成正比,與折射角的正弦值成反比【要點總結(jié)】1.在反射、折射現(xiàn)象中,光路都是可逆的.2.光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時,傳播方向一般要發(fā)生變化,但并非一定要變化;當光垂直于分界面入射時,光的傳播方向就不會變化.3.反射定律和折射定律應(yīng)用的步驟(1)根據(jù)題意規(guī)范畫出光路圖.(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、反射角、折射角均是光線與法線的夾角.(3)利用反射定律、折射定律及幾何規(guī)律列方程求解,必要時可利用光路可逆原理輔助解題.學習任務(wù)二折射率[教材鏈接]閱讀教材,填寫折射率的相關(guān)知識.(1)定義:光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時,入射角θ1的正弦與折射角θ2的正弦,叫作這種介質(zhì)的絕對折射率,簡稱折射率,用符號n表示.

(2)表達式:n=.

(3)某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中的傳播速度c與光在這種介質(zhì)中的傳播速度v,即n=.由于c>v,故任何介質(zhì)的折射率n都(選填“大于”“小于”或“等于”)1.

[辨析正誤](1)介質(zhì)的折射率越大,光在這種介質(zhì)中的傳播速度越快.()(2)由折射率的定義式n=sinθ1sinθ2得出,介質(zhì)的折射率與入射角θ1的正弦成正比,與折射角θ例2[2022·北師大實驗中學月考]如圖所示,△ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面,∠A=30°.一束紅光垂直AB邊射入,從AC邊上的D點射出,其折射角為60°,則玻璃對紅光的折射率為 ()A.1.5B.23C.3D.2.0變式2[2022·泰安一中期中]我國某企業(yè)正在全力研發(fā)“浸沒式光刻”光刻機.原理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1.5,當不加液體時光刻膠的曝光波長為199nm,則加上液體后,該曝光光波 ()A.在液體中的傳播頻率變?yōu)樵瓉淼?B.在液體中的傳播速度變?yōu)樵瓉淼?.5倍C.在液體中的曝光波長約為133nmD.傳播相等的距離,在液體中所需的時間變?yōu)樵瓉淼?【要點總結(jié)】對折射率可分為三層次進行理解:(1)當光從真空射入介質(zhì)中時,入射角、折射角以及它們的正弦值是可以改變的,但是正弦值之比是一個常數(shù).(2)介質(zhì)的入射角的正弦跟折射角的正弦之比是一個常數(shù),但不同的介質(zhì)的常數(shù)不同.說明此常數(shù)反映著該介質(zhì)的光學特性.(3)由n=sinθ1sinθ2可知,當θ1一定時n越大,則θ2學習任務(wù)三利用光路圖解決折射問題[科學思維](1)根據(jù)題意準確、規(guī)范地畫出光路圖,確定好界面和法線.(2)在光路圖中找出入射角、反射角和折射角,利用幾何關(guān)系確定光路圖中的邊、角關(guān)系,與折射定律n12=sinθ1sin例3一小孩站在寬6m的河邊,在他正對面的岸邊有一距離河面高度為3m的樹,樹的正下方河底有一塊石頭,小孩向河面看去,同時看到樹頂和石頭兩者的像且重合.若小孩的眼睛離河面的高度為1.5m,如圖所示,河水的折射率為43,試估算河水深度[反思感悟]

變式3[2022·廣東實驗中學期中]如圖所示,AOB是置于真空中截面為四分之一圓的玻璃磚,圓的半徑為R,一束單色光從OA的中點G垂直O(jiān)A射入,在圓弧面上的D點發(fā)生反射和折射,反射光線和折射光線分別照射到OB所在平面上的E點和F點,已知△EDF為直角三角形,光在真空中的速度為c.求:(1)玻璃磚對光的折射率;(2)光由G點傳播到F點的時間.1.(對折射定律和折射率的理解)下列關(guān)于光的折射及折射率的說法正確的是 ()A.光由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時,光的傳播方向一定發(fā)生改變B.放入盛水的碗中的筷子,看起來像折了一樣,是光的折射C.光由水射入空氣中,折射角小于入射角D.光在折射率大的介質(zhì)中傳播速度大2.(對折射率的理解)(多選)關(guān)于折射率,下列說法中正確的是 ()A.根據(jù)n=sinB.根據(jù)n=sinC.介質(zhì)的折射率由介質(zhì)本身決定,與入射角、折射角均無關(guān)D.根據(jù)n=cv3.(折射率的計算)一束光從空氣射向某種介質(zhì),該介質(zhì)對該光的折射率為3,若反射光線與折射光線垂直,已知真空中的光速為c,則下列說法正確的是 ()A.光的入射角為30°B.介質(zhì)中的光速為3cC.光的折射角為60°D.介質(zhì)中的光速為c4.(利用光路圖解決折射問題)如圖所示,某透明材料制成的半球形光學元件直立放置,其直徑與水平光屏垂直接觸于M點,球心O與M間距離為103cm.一束光與該元件的豎直圓面成30°角射向圓心O,結(jié)果在光屏上出現(xiàn)間距為d=40cm的兩個光斑,請完成光路圖并求該透明材料對該光的折射率.第四章光1光的折射第1課時折射現(xiàn)象與折射定律[教材鏈接](1)進入(2)法線(3)同一平面兩側(cè)sin例1BCD[解析]由于反射角等于入射角,且入射光線、反射光線關(guān)于法線對稱,所以aO、Ob應(yīng)是入射光線或反射光線,PQ是法線.又因為反射光線、折射光線都不與入射光線位于法線同側(cè),所以aO是入射光線,Ob是反射光線,Oc是折射光線.變式1C[解析]在折射定律中,比值sinθ1sinθ2[教材鏈接](1)之比(2)sinθ1sinθ[辨析正誤](1)×(2)×例2C[解析]由圖根據(jù)幾何知識可知光線在AC邊入射角為α=30°,此時折射角為β=60°,則玻璃對紅光的折射率為n=sinβsinα=變式2C[解析]頻率由光源決定,光由空氣進入該液體中傳播時,光波頻率不變,故A錯誤;光在液體中的傳播速度為v=cn,解得v=23c,故B錯誤;加上液體時光刻膠的曝光波長為λ=vf,不加液體時,有c=λ0f,聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可得λ≈133nm,故C正確;由上分析可知,在液體中曝光光波的傳播速度變?yōu)樵瓉淼?3例35.3m[解析]光路圖如圖所示,得n=sinαsinβ,由幾何關(guān)系得1.5tanα+3tanα=6,解得tanα=43,P點到樹所在岸邊的距離為3tanα(m)=4m,設(shè)河水深度為h,則sinβ=442變式3(1)3(2)5[解析](1)根據(jù)題意得sinθ1=R解得θ1=30°根據(jù)反射定律得θ2=30°因為△EDF為直角三角形,所以θ3=60°根據(jù)折射定律得n=sin解得n=3(2)光在玻璃中的傳播速度為v=cn光在玻璃中傳播的時間為t1=xGDxGD=Rcos30°光在真空中傳播的時間為t2=xDFc,xDF=x總時間為t=t1+t2解得t=5隨堂鞏固1.B[解析]當光垂直于界面射入時,傳播方向不變,選項A錯誤;水中筷子反射的光線由水中進入空氣時,在水面上發(fā)生折射,折射角大于入射角,折射光線進入人眼,人眼會逆著折射光線的方向看,看起來筷子像折了一樣,是光的折射,故選項B正確;光由水射入空氣中,折射角大于入射角,故選項C錯誤;由n=cv得,光在折射率大的介質(zhì)中傳播速度小,故選項D錯誤2.CD[解析]介質(zhì)的折射率是一個表明介質(zhì)的光學特性的物理量,由介質(zhì)本身決定,與入射角、折射角無關(guān),故選項A、B錯誤,選項C正確;由于真空中光速是一個定值,故n與v成反比,這也說明折射率與光在該介質(zhì)中的光速是有聯(lián)系的,故選項D正確.3.D[解析]根據(jù)題意,作出光路圖,如圖所示,根據(jù)折射定律可得n=sinisin(90°-i)=tani,解得i=4.如圖所示3[解析]光屏上的兩個光斑分別是光束經(jīng)光學元件反射與折射的光線形成,其光路圖如圖所示.根據(jù)題意,R=103cm,由反射規(guī)律與幾何關(guān)系可知,反射光線形成的光斑P1與M點的距離為d1=Rtan30°激光束的入射角i=60°,設(shè)其折射角為r,由幾何關(guān)系可知,折射光線形成的光斑P2與M點的距離d2=Rtan(90°-r)又d1+d2=40cm聯(lián)立解得r=30°所以該材料對該光的折射率n=sinisinr第四章光1光的折射建議用時:30分鐘第1課時折射現(xiàn)象與折射定律◆知識點一折射定律1.(多選)關(guān)于光的反射與折射,下列說法正確的是 ()A.光發(fā)生反射時,光的傳播方向一定改變B.光發(fā)生反射時,光的傳播方向可能偏轉(zhuǎn)90°C.光發(fā)生折射時,一定伴隨著反射現(xiàn)象D.光發(fā)生反射時,光的傳播方向不可能偏轉(zhuǎn)180°2.光由空氣射入半圓形玻璃磚,再由玻璃磚射入空氣,O點是半圓形玻璃磚的圓心,如圖所示的情況可能發(fā)生的是 ()3.(多選)光從某種玻璃中射向空氣,入射角θ1從零開始增大到某一值的過程中,折射角θ2也隨之增大,則下列說法正確的是 ()A.比值θ1B.比值sinC.比值sinD.比值sin◆知識點二折射率4.[2022·人大附中月考]某同學通過實驗測定半圓形玻璃磚的折射率n.如圖甲所示,O是圓心,MN是法線,AO、BO分別表示某次測量時光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑.該同學測得多組入射角i和折射角r,作出sini-sinr圖像如圖乙所示,則 ()A.光由A經(jīng)O到B,n=1.5B.光由B經(jīng)O到A,n=1.5C.光由A經(jīng)O到B,n=0.67D.光由B經(jīng)O到A,n=0.675.[2022·天津一中月考]如圖所示,有一玻璃三棱鏡ABC,角A為30°,一束光線垂直于AB射入棱鏡,從AC射出進入空氣,測得出射光線與AC夾角為30°,則棱鏡的折射率為 ()A.2 B.2C.3 D.3◆知識點三折射率與光速的關(guān)系6.[2022·石家莊二中月考]一束光由空氣射入某介質(zhì),當入射光線和界面的夾角為30°時,折射光線恰好與反射光線垂直,若光在空氣中的傳播速度為c,則光在該介質(zhì)中的傳播速度是()A.c2 B.3C.32c D.37.(多選)[2022·太原五中月考]某同學做測玻璃折射率實驗時,在白紙上放好上、下表面平行的玻璃磚,玻璃磚厚度為L,如圖所示為入射光線與折射光線(CD邊出射光線未畫出),若入射角i=60°,測出折射角r=30°,光在真空中的光速為c,則 ()A.玻璃磚的折射率n=3B.光在玻璃中傳播的時間為2C.光在玻璃中傳播的時間為2D.若實驗時不小心將玻璃磚向上平移一小段,其他操作無誤,則測得的折射率將偏大8.將筷子豎直插入裝水的玻璃杯內(nèi),從俯視圖中的P點沿水平方向看到的應(yīng)該是如圖所示的 ()9.如圖所示,一盛滿水的容器外固定一凸透鏡P,容器中有一光源S,光源S的光線經(jīng)水面折射后射向透鏡.經(jīng)透鏡后平行射出,若容器中沒有水,要使光線經(jīng)凸透鏡射出后仍然平行,則應(yīng)將光源S的位置 ()A.適當提高B.適當降低C.保持不變D.不確定10.(多選)把用相同玻璃制成的厚度為d的正方體a和半徑為d的半球體b分別放在報紙上,且讓半球的凸面向上,如圖所示.從正上方分別觀察a、b中心處報紙上的字,下面的觀察記錄中正確的是 ()A.a中的字比b中的字高B.b中的字比a中的字高C.a中的字和b中的字一樣高D.a中的字比沒有玻璃時的高,b中的字和沒有玻璃時的一樣高11.一束復色光沿AO方向由真空射向半圓柱狀的玻璃磚,發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光,其傳播方向如圖所示,