高中物理 4.1-4.2課件 粵教版選修3-4.ppt

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目標導航 預習導引 目標導航 預習導引 一 二 三 一 光的折射及折射定律1 光的折射及折射定律 目標導航 預習導引 一 二 三 2 折射角與光速的關系光密介質(zhì)和光疏介質(zhì) 光在某些介質(zhì)中的傳播速度慢 這些介質(zhì)叫做光密介質(zhì) 在某些介質(zhì)中的傳播速度快 這些介質(zhì)叫做光疏介質(zhì) 折射角和光速的關系 設光在界面兩邊的傳播速度分別為v1 v2 根據(jù)惠更斯原理可得出關系式為 目標導航 預習導引 一 二 三 二 折射率1 物理意義 反映介質(zhì)的光學性質(zhì)的物理量 2 定義 光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時 入射角i的正弦與折射角 的正弦之比 叫做這種介質(zhì)的絕對折射率 簡稱折射率 3 研究表明 光在不同介質(zhì)中的速度不同 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之比 即 目標導航 預習導引 一 二 三 三 測定介質(zhì)的折射率1 實驗原理折射率 通過測定入射角i和折射角 即可計算出介質(zhì)的折射率 2 實驗器材白紙 圖釘 平木板 刻度尺 鉛筆 大頭針 量角器 長方體玻璃磚 3 介質(zhì)的折射率由介質(zhì)決定 與入射角 折射角的大小無關 一 二 三 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應用 一 折射定律1 光的方向光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時 傳播方向一般要發(fā)生變化 斜射 并非一定變化 當光垂直界面入射時 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)進入另一種介質(zhì)時 傳播速度一定發(fā)生變化 當光垂直界面入射時 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系光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時 折射角與入射角的大小關系不要一概而論 要視兩種介質(zhì)的折射率大小而定 當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 一 二 三 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應用 如果要拍攝自己在鏡中的照片 應怎樣操作 答案 因為光反射時光路是可逆的 所以自己如能從鏡中看到照相機鏡頭 即可拍出自己在鏡中的照片 一 二 三 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應用 例1 如圖所示 光線以入射角 1從空氣射向折射率為n 的玻璃表面 導學號51150056 1 當入射角 1 45 時 反射光線與折射光線間的夾角 為多大 2 當入射角 1為多少時 反射光線與折射光線垂直 思路分析本題主要考查反射角 入射角和折射角的概念 首先應弄清反射角 折射角和入射角的含義 然后根據(jù)光路圖 利用幾何知識解題 一 二 三 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應用 一 二 三 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應用 一 二 三 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應用 假設地球表面不存在大氣層 那么人們觀察到日出時刻與實際存在大氣層的情況相比 導學號51150057 A 將提前B 將延后C 在某些地區(qū)將提前 在另一些地區(qū)將延后D 不變答案 B 一 二 三 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應用 解析 假如地球周圍沒有大氣層 太陽光將沿直線傳播 如圖所示 在地球上B點的人將在太陽到達A 點時看到日出 而地球表面有大氣層時 由于空氣的折射率大于1 并且離地球表面越近 大氣的密度越大 折射率越大 太陽光將沿如圖所示AB曲線進入在B處的人眼中 使在B處的人看到了日出 但在B處的人認為光是沿直線傳播的 則認為太陽位于地平線上的A 點 而此時太陽還在地平線以下 相當于日出時刻提前了 所以無大氣層時日出的時間將延后 一 二 三 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應用 二 折射率1 關于常數(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)的光學特性 2 折射率與光速的關系光在介質(zhì)中的傳播速度v跟介質(zhì)的折射率n有關 即 由于光在真空中的傳播速度c大于光在任何其他介質(zhì)中的傳播速度v 所以任何介質(zhì)的折射率n都大于1 3 決定因素介質(zhì)的折射率是反映介質(zhì)的光學性質(zhì)的物理量 它的大小由介質(zhì)本身及光的性質(zhì)共同決定 不隨入射角 折射角的變化而變化 一 二 三 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應用 任何介質(zhì)的折射率都一定大于1嗎 為什么呢 答案 一定 由知 任何介質(zhì)中的光的傳播速度不能大于真空中的光速 只能接近于真空中的光速 故任何介質(zhì)的折射率都大于1 一 二 三 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應用 例2 多選 一束光從某種介質(zhì)射入空氣中時 入射角 1 30 折射角 2 60 折射光路如圖所示 則下列說法正確的是 導學號51150058 C 相對于空氣此介質(zhì)是光密介質(zhì)D 光在該介質(zhì)中的速度比在空氣中的大思路分析解答本題時應弄清以下兩點 1 反射角 折射角和入射角的含義 2 求解折射率時 入射角 是在真空中 且折射率都大于1 一 二 三 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應用 答案 BC 一 二 三 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應用 一 二 三 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應用 一 二 三 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應用 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 三 測定玻璃的折射率1 實驗步驟 1 如圖所示 將白紙用圖釘釘在平木板上 2 在白紙上畫出一條直線aa 作為界面 線 過aa 上的一點O畫出界面的法線NN 并畫一條線段AO作為入射光線 3 把長方體玻璃磚放在白紙上 使它的上邊跟aa 對齊 畫出玻璃磚的另一邊bb 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 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交bb 于點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 即為折射光線 入射角i AON 折射角r O ON 用量角器量出入射角和折射角 7 用上述方法測出入射角分別為30 45 60 時的折射角 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 2 數(shù)據(jù)處理 1 計算法 通過測量入射角和折射角 然后從三角函數(shù)表中 得出入射角和折射角的正弦值 再代入中求多次不同入射角時n的值 然后取其平均值 即為玻璃磚的折射率 2 圖象法 求出多組對應的入射角與折射角的正弦值 作出sini sinr圖象 由可知圖象應為直線 如圖所示 其斜率為折射率 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 3 單位圓法 在不使用量角器的情況下 可以用畫單位圓法 以入射點O為圓心 以一定長度R為半徑畫圓 交入射光線OA于E點 交折射光線OO 于E 點 過E作NN 的垂線EH 過E 作NN 的垂線E H 如圖所示 由圖中關系只要用刻度尺測出EH E H 的長度就可以求出n 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 3 注意事項 1 實驗時 盡可能將大頭針豎直插在紙上 且大頭針之間及大頭針與光線轉(zhuǎn)折點之間的距離要稍大一些 2 入射角i應適當大一些 以減小測量角度的誤差 但入射角不宜太大 3 在操作時 手不能觸摸玻璃磚的光潔面 更不能把玻璃磚界面當尺子畫界線 4 在實驗過程中 玻璃磚與白紙的相對位置不能改變 5 玻璃磚應選用寬度較大的 宜在5cm以上 若寬度太小 則測量誤差較大 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 4 實驗誤差 1 入射光線和出射光線畫得不夠精確 因此 要求插大頭針時兩大頭針間距應稍大 2 入射角 折射角測量不精確 為減小測角時的相對誤差 入射角要稍大些 但不宜太大 入射角太大時 反射光較強 折射光會相對較弱 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 例3 一塊玻璃磚有兩個相互平行的表面 其中一個表面是鍍銀的 光線不能通過此表面 現(xiàn)要測定此玻璃的折射率 給定的器材還有 白紙 鉛筆 大頭針4枚 P1 P2 P3 P4 帶有刻度的直角三角板 量角器 導學號51150060 實驗時 先將玻璃磚放到白紙上 使上述兩個相互平行的表面與紙面垂直 在紙上畫出直線aa 和bb aa 表示鍍銀的玻璃表面 bb 表示另一表面 如圖所示 然后 在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1 P2 位置如圖 用P1 P2的連線表示入射光線 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 1 為了測量折射率 應如何正確使用大頭針P3 P4 試在題圖中標出P3 P4的位置 2 然后 移去玻璃磚與大頭針 試在題圖中通過作圖的方法標出光線從空氣到玻璃中的入射角 1與折射角 2 簡要寫出作圖步驟 3 寫出用 1 2表示的折射率公式 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 解析 1 在bb 一側(cè)觀察P1 P2 經(jīng)過bb 折射aa 反射 再經(jīng)bb 折射后 的像 在適當?shù)奈恢貌迳螾3 使得P3與P1 P2的像在一條直線上 即讓P3擋住P1 P2的像 再插上P4 讓它擋住P2 或P1 的像和P3 P3 P4的位置如圖 2 過P1 P2作直線與bb 交于O 過P3 P4作直線與bb 交于O 利用刻度尺找到OO 的中點M 過O點作bb 的垂線CD 過M點作bb 的垂線與aa 相交于N 如圖所示 連接ON P1OD 1 CON 2 答案 見解析 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 在學會測量長方體玻璃磚的折射率后 思考如何測量玻璃三棱鏡的折射率 導學號51150061 答案 見解析解析 對于玻璃三棱鏡折射率的測定 其方法與球形玻璃折射率的測定方法是一樣的 1 在玻璃的一側(cè)豎直插兩枚大頭針P1和P2 2 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的像恰好在一條直線上 3 移去玻璃和大頭針后得到如圖所示的光路圖 可以按光路圖確定入射光線AO 出射光線O B 則OO 為折射光線 4 用量角器量出i r 即可求出折射率