第四章　光\n1．光的折射\n课前预习反馈课内互动探究课堂达标检测目标体系构建核心素养提升\n目标体系构建\n【学习目标】1．理解光的折射定律，能解释生活中的折射现象。2．理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系，并能计算相关问题。3．会用插针法测量玻璃的折射率，具备相关的实验能力。\n【思维脉络】\n课前预习反馈\n1．折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向______的现象。改变知识点1光的折射和折射定律\n同一平面正可逆\n1．定义光从______射入某种介质发生折射时，________的正弦与________的正弦之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率。2．物理意义是一个与介质有关的常数，反映介质__________的物理量。真空知识点2折射率入射角折射角光学性质\n真空介质大于1\n1．实验器材白纸，图钉，________，直尺，铅笔，________，平木板，长方形玻璃砖。2．实验原理如图所示为两面平行的玻璃砖对光路的侧移。用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线______，确定出O′点，画出______________，量出入射角θ1和折射角θ2，据n＝_______计算出玻璃的折射率。大头针知识点3测量玻璃的折射率量角器O′D折射光线OO′\n思考辨析『判一判』(1)入射光线与反射光线在不同介质中。()(2)入射光线与反射光线关于法线对称。()(3)光从一种介质进入另一种介质时传播方向就会变化。()(4)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小。()(5)介质的密度越大，其折射率一定也越大。()(6)光从真空斜射入任何介质时，入射角均大于折射角。()×√×√×√\n『选一选』如图所示，国家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上点缀了无数白色亮点，他们被称为镀点，北京奥运会举行时正值盛夏，镀点能改变光线方向，将光线挡在场馆外，镀点对外界阳光的主要作用是()A．反射太阳光线，遵循光的反射定律B．反射太阳光线，不遵循光的反射定律C．折射太阳光线，遵循光的折射定律D．折射太阳光线，不遵循光的折射定律解析：“挡在场馆外”一定是反射，只要是反射就一定遵循光的反射定律。A\n『想一想』有经验的渔民叉鱼时，不是正对着看到的鱼去叉，而是对着所看到鱼的下方叉，如图所示。你知道这是为什么吗？\n解析：从鱼身上反射的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得鱼变浅了，眼睛看到的是鱼的虚像，在鱼的上方，所以叉鱼时要瞄准像的下方，如图所示。\n课内互动探究\n探究如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况。造成这种现象的原因是什么？光的折射情景导入提示：光的折射\n1．光的方向光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化(斜射)。并非一定变化，当光垂直界面入射时，传播方向就不发生变化。2．光的传播速度光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定发生变化，当光垂直界面入射时，光的传播方向虽然不变，但也属于折射，因为光传播的速度发生了变化。要点提炼\n3．入射角与折射角的大小关系光从一种介质进入另一种介质时，折射角与入射角的大小关系不要一概而论，要视两种介质的折射率大小而定。当光从真空斜射入介质时，入射角大于折射角，当光从介质斜射入真空时，入射角小于折射角。\n(1)应用折射定律和反射定律解题的关键是确定入射角和折射角。画出正确的光路图是解题的必要前提。(2)入射角、折射角、反射角均以法线为标准来确定，注意法线与界面的区别。特别提醒\n典例1典例剖析\n思路引导：根据题意，正确作出光路图，明确入射角、反射角、折射角间的关系是解答此题的关键。\n\n对点训练C\n\n探究不同介质折射率不同，而它们的密度也往往不同，那么介质的折射率与其密度有什么关系？是不是介质的密度越大，其折射率就越大？提示：介质的折射率与介质的密度没有必然的联系，密度大，折射率未必大，如水和酒精，水的密度较大，但水的折射率较小。对折射率的理解情景导入\n1．关于正弦值当光由真空射入某种介质时，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但正弦值的比值是一个常数。2．关于常数n入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数，但不同介质具有不同的常数，说明常数反映了该介质的光学特性。要点提炼\n\n特别提醒\n(多选)有一束单色光从介质A射入介质B，再由介质B射入介质C，如图所示。根据图中所给的情况判断，下列说法正确的是()A．介质B的折射率最大B．介质C的折射率最大C．光在介质B中的速度最大D．光在介质C中的速度最大典例2典例剖析BC\n\n对点训练CD\n解析：介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量，由介质本身决定，与入射角、折射角无关。由于真空中光速是个定值，故n与v成反比正确，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，由v＝λf，当f一定时，v正比于λ。n与v成反比，故折射率与波长λ也成反比。\n探究1．实验步骤(1)如图所示，将白纸用图钉钉在绘图板上。实验：测量玻璃的折射率要点提炼(2)在白纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线。\n(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一边bb′。(4)在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向直到P2的像挡住P1的像。再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置。(5)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O′B与bb′交于O′，直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向。(6)连接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′。\n\n(2)入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小。(3)在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面。更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。(4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。(5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上。若宽度太小，则测量误差较大。\n4．误差分析实验误差主要有两个：(1)入射光线和出射光线确定的不够精确，因此要求插大头针时两大头针间距应较大。(2)入射角、折射角测量的不精确，为减小测角时的相对误差，入射角要稍大些，但不宜太大，否则光线会从玻璃砖的侧面射出，并且入射角太大时，反射光较强，折射光会相对较弱。\n(2020·江苏省扬州中学高二下学期期中)如图1所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′，O为直线AO与aa′的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。典例3典例剖析\n(1)该同学接下来要完成的必要步骤有____。A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像(2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′。测量图1中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率n＝_______。BD\n(3)如图2所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽。若其他操作正确，则折射率的测量值______准确值(选填“大于”“小于”或“等于”)。(4)另一位同学准确地画好玻璃砖的界面aa′和bb′后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些，如图3所示，而实验的其他操作均正确，则折射率的测量值______准确值(选填“大于”“小于”或“等于”)。小于等于\n\n\n3．如图所示是利用插针法测定玻璃砖的折射率时得到的光路图。玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行，则：对点训练(1)出射光线与入射光线________。(选填“平行”或“不平行”)(2)以入射点O为圆心，以R为5cm长度为半径画圆，与入射线PO交于M点，与折射线OQ交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，量得MN＝1.68cm，EF＝1.12cm，则该玻璃砖的折射率n＝______。不平行1.5\n\n核心素养提升\n解决光的折射问题的常规思路和两类典型的问题1．常规思路(1)根据题意画出正确的光路图。(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角均是与法线的夹角。(3)利用折射定律、折射率公式列式求解。\n2．玻璃砖对光的折射问题常见的玻璃砖有半圆形玻璃砖和长方形玻璃砖。对于半圆形玻璃砖若光线从半圆面射入，且其方向指向圆心，则其光路图如图甲所示，光线只发生一次偏折。对于两个折射面相互平行的长方形玻璃砖，其折射光路如图乙所示，光线经过两次折射后，出射光线与入射光线的方向平行，但发生了侧移。\n作光路图的要点(1)作光路图时，实际光线要画实线，不是实际光线的要画虚线。(2)光线要画箭头表示光的传播方向。(3)光线从折射率小的介质进入折射率大的介质时，折射角小于入射角；光线从折射率大的介质进入折射率小的介质时，折射角大于入射角。注意：①光路是可逆的；②垂直界面入射的光线，折射光线与入射光线在同一直线上；③过半圆形玻璃砖圆心的光线在圆弧处不偏折。特别提醒\n(多选)如图所示，把用相同玻璃制成的厚度为d的正方体a和半径亦为d的半球体b，分别放在报纸上，且让半球的凸面向上。从正上方分别观察a、b中心处报纸上的字，下面的观察记录中正确的是()A．a中的字比b中的字高B．b中的字比a中的字高C．一样高D．a中的字较没有玻璃时的高，b中的字和没有玻璃时的一样AD案例\n解析：如图所示，放在b中的字反射的光线经半球体向外传播时，传播方向不变，故人看到字的位置是字的真实位置。而放在a中的字经折射，人看到的位置比真实位置要高。\n课堂达标检测\nD\n\n2．(2021·山东省聊城市高三模拟)某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n。如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角θ1和折射角θ2，作出sinθ1－sinθ2图像如图乙所示。则()A．光由A经O到B，n＝1.5B．光由B经O到A，n＝1.5C．光由A经O到B，n＝0.67D．光由B经O到A，n＝0.67B\n\n\n