2018-2019版高中物理 第4章 光的波動性 4.5 光的折射課件 滬科版選修3-4.ppt

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4.5光的折射,第4章光的波動性,[學習目標],1.理解光的折射定律，會用折射定律解釋相關現(xiàn)象和計算有關問題.2.理解折射率的定義及其與光速的關系.3.了解折射中的色散，認識對同一介質、不同顏色的光折射率不同.4.會測定玻璃的折射率.,內容索引,,重點探究啟迪思維探究重點,達標檢測檢測評價達標過關,自主預習預習新知夯實基礎,自主預習,1.光的折射定律(1)內容：當光從一種介質進入另一種介質時，在界面上光的傳播方向發(fā)生了明顯的改變，折射光線與入射光線、法線處在內，折射光線與入射光線分別位于兩側，跟____________成正比，這就是光的折射定律.(2)公式：.,同一平面,法線,入射角的正弦,折射角的正弦,2.折射率反映介質使光的性質.某種介質的折射率，等于光在真空中的傳播跟光在這種介質中的傳播______之比，即n＝.3.同一種介質對不同頻率的光發(fā)生折射時，折射率是不同的，折射率是隨著光的頻率的增大而的.4.色散：當一束白光以某個角度入射介質時，由于各種色光的____不同，各種色光就，這種現(xiàn)象叫光的色散.5.測定材料的折射率的原理是，用描繪光路.,偏折,速度c,增大,速度v,折射,角,分開了,插針法,折射定律,重點探究,一、探究光的折射定律,[導學探究]1.皎潔的月光下，在清澈的湖面上我們能通過水面看到月亮的倒影.同時，月光能夠照亮水中的魚和草，這說明光從空氣射到水面時，一部分光射進水中，另一部分光返回到空氣中，那么這兩部分光的去向遵從什么規(guī)律呢？,答案折射定律和反射定律,答案,2.光的折射是因為光波在界面兩側不同介質中有不同的傳播速度，你能用惠更斯原理得到折射定律嗎？,答案,[知識深化]1.折射定律(如圖1所示),圖1,折射光線與入射光線和法線處在同一平面內，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側，入射角的正弦與折射角的正弦成正比，即＝n.,2.在折射現(xiàn)象中光路是可逆的，即如果讓光線逆著原來的折射光線射到界面上，光線就會逆著原來的入射光線發(fā)生折射.3.折射率(1)定義式：n＝.(2)決定式：n＝，由此可知，任何介質的折射率n都大于1.(3)理解：①折射率n是反映介質光學性質的物理量，它的大小由介質本身及入射光的頻率決定，與入射角、折射角的大小無關.②各種介質的折射率是不同的.,例1(多選)兩束不同頻率的單色光a、b從空氣平行射入水中，發(fā)生了如圖2所示的折射現(xiàn)象(α>β).下列結論中正確的是A.在水中的傳播速度，光束a比光束b大B.在水中的傳播速度，光束a比光束b小C.水對光束a的折射率比水對光束b的折射率小D.水對光束a的折射率比水對光束b的折射率大,解析,√,答案,解析由公式n＝，可得折射率navb，A正確，B錯誤.,圖2,√,二、折射中的色散,[導學探究]拿一塊破碎的玻璃，迎著陽光看去，會發(fā)現(xiàn)玻璃的邊緣出現(xiàn)彩色條紋，這又是什么原因？,答案光在折射時發(fā)生了色散.,答案,[知識深化]圖3表示白光通過棱鏡折射后，由上到下的色光順序為：紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫，這說明：(1)透明物質對于波長λ不同的光的折射率n不同，λ越小，n越大.(2)在同一種物質中，不同波長的光波的傳播速度不同，波長越短，波速越慢.,圖3,三、測定玻璃的折射率,實驗原理如圖4所示，當光線AO以一定入射角i穿過兩面平行的玻璃磚時，通過插針法找出跟入射光線AO對應的出射光線O′B，從而畫出折射光線OO′，量出折射角r，再根據(jù)n＝算出玻璃的折射率.,圖4,實驗器材一塊長方形的玻璃磚、白紙、木板、大頭針(4枚)、量角器(或圓規(guī)、三角板)、刻度尺、激光筆、鉛筆等.實驗步驟1.把白紙鋪在木板上.2.在白紙上畫一直線aa′作為界面，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.把長方形玻璃磚放在白紙上，并使其長邊與aa′重合，再用直尺畫出玻璃的另一邊bb′.4.在直線AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2.,5.從玻璃磚bb′一側透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調整視線方向直到P2的像擋住P1的像.再在bb′一側插上大頭針P3、P4，使P3能擋住P1、P2的像，P4能擋住P1、P2的像及P3本身.(若有激光筆，可用激光筆沿P1、P2方向入射一束激光，從另一邊射出來的激光束上插上兩枚大頭針P3、P4).6.移去玻璃磚，在拔掉P1、P2、P3、P4的同時分別記下它們的位置，過P3、P4作直線O′B交bb′于O′.連接O、O′，OO′就是入射光線AO在玻璃磚內的折射光線.∠AON為入射角，∠O′ON′為折射角.,7.用量角器量出∠AON和∠O′ON′的度數(shù).查出它們的正弦值，并把這些數(shù)據(jù)填入記錄表格里.8.用上述方法分別求出入射角是15、30、45、60和75時的折射角，查出入射角i和折射角r的正弦值，記錄在表格里.9.算出不同入射角的的值，比較一下，看它們是否接近一個常數(shù).求出幾次實驗測得的的平均值，這就是這塊玻璃磚的折射率.,注意事項1.輕拿輕放玻璃磚，手只能接觸玻璃磚的毛面或棱，不能觸摸光潔的光學面.嚴禁把玻璃磚當直尺用.2.實驗過程中，玻璃磚在紙面上的位置不可移動.3.插針P1與P2、P3與P4的間距要適當?shù)卮笮?，以減小確定光線方向時出現(xiàn)的誤差.4.實驗時入射角不能太小(接近零度)，否則會使測量誤差加大；也不能太大(接近90)，否則會不易觀察到P1、P2的像.5.本實驗中如果采用的不是兩面平行的玻璃磚，而是采用三棱鏡、半圓形玻璃磚等，一樣能測出折射率，只是出射光和入射光不再平行.,例2用三棱鏡做測定玻璃的折射率的實驗，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側插入兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的另一側觀察，調整視線使P1的像被P2的像擋住，接著在眼睛所在的一側插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像，在紙上標出的大頭針的位置和三棱鏡輪廓如圖5所示.(1)在本題的圖上畫出所需的光路圖.,圖5,答案,解析,答案見解析,解析光路圖如圖所示，畫出通過P1、P2的入射光線，交AC面于O，畫出通過P3、P4的出射光線交AB面于O′，連接OO′，則光線OO′就是入射光線P1P2在三棱鏡中的折射光線.,解析在所畫的圖上注明入射角i和折射角r，并畫出虛線部分，用量角器量出i和r(或用直尺測出線段EF、OE、GH、OG的長度).,(2)為了測出棱鏡玻璃的折射率，需要測量的量是________、________，在圖上標出它們.,解析,答案,答案見解析,(3)計算折射率的公式是n＝________.,解析,答案,答案見解析,,課堂要點小結,光的折射,折射中的色散測定玻璃的折射率：插針法,折射定律,,折射率：n＝>1,達標檢測,1,2,3,4,1.(多選)關于光的折射現(xiàn)象，下列說法中正確的是A.光的傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象B.人在岸上觀察水中的魚比實際位置淺C.若光從空氣射入某種液體中，它的速率一定減小D.觀察者看見太陽剛從地平線升起時，其實太陽位于地平線以下,√,答案,√,√,2.表面有油膜的透明玻璃片，當有陽光照射時，可在玻璃片表面和邊緣分別看到彩色圖樣，這兩種現(xiàn)象A.都是色散現(xiàn)象B.前者是干涉現(xiàn)象，后者是色散現(xiàn)象C.都是干涉現(xiàn)象D.前者是色散現(xiàn)象，后者是干涉現(xiàn)象,1,2,3,4,√,答案,解析光在玻璃片表面的油膜上發(fā)生了薄膜干涉，光在玻璃片邊緣發(fā)生了折射，不同顏色的光在玻璃中的折射率不同，發(fā)生了色散.故選項B正確.,解析,1,2,3,4,3.(多選)如圖6所示，兩束單色光a、b分別照射到玻璃三棱鏡AC面上，穿過三棱鏡后互相平行，則A.a光的折射率大B.b光的折射率大C.a光在三棱鏡中的速度大D.b光在三棱鏡中的速度大,√,答案,解析,圖6,√,解析根據(jù)題意可知b光通過三棱鏡后，傳播方向偏離原來方向大，所以b光折射率大，故A錯，B對；根據(jù)v＝，折射率大的，在介質中的速度小，故C對，D錯.,1,2,3,4,4.(多選)在用兩面平行的玻璃磚測定玻璃的折射率的實驗中，其實驗光路如圖7所示，對實驗中的一些具體問題，下列說法正確的是A.為了減少作圖誤差，C和D的距離應適當取大一些B.為了減少測量誤差，A、B連線與法線NN′的夾角應適當大一些C.若A、B的距離較大時，通過玻璃磚會看不到A、B的像D.若A、B連線與法線NN′間夾角過大時，有可能在bb′一側看不清A、B的像,√,√,圖7,√,答案,解析,解析實驗時，盡可能將大頭針豎直插在紙上，且A與B之間、B與O之間、C與D之間、C與O′之間距離要稍大一些，入射角應適當大一些，以減小測量角度的誤差，但也不宜太大.,1,2,3,4,