第四章光1.光的折射一、光的反射与折射现象一、光的反射与折射现象1.1.光的反射光的反射:当光射到两种介质的当光射到两种介质的_时时,一部分光一部分光仍回到原来的介质里继续传播的现象仍回到原来的介质里继续传播的现象.分界面分界面2.2.光的折射光的折射:(1)(1)光的折射光的折射:当光线入射到两种介质的分当光线入射到两种介质的分界面上时界面上时,一部分光被一部分光被_回原来的介质回原来的介质,另一部分光另一部分光进入第二种介质进入第二种介质_传播的现象传播的现象,叫作叫作_,_,如图如图所示所示:AO:AO为入射光线为入射光线,OB,OB为为_,OC_,OC称为称为_._.反射反射继续继续光的折射光的折射反射光线反射光线折射光线折射光线(2)(2)入射角与折射角入射角与折射角:在如图所示光路图中在如图所示光路图中MNMN表示表示_,PQ_,PQ表示表示_。AOAO表示表示_光线光线,OB,OB表示表示_光线光线.ii表示表示_,r_,r表示表示_._.界面界面法线法线入射入射折射折射入射角入射角折射角折射角3.3.光的折射定律光的折射定律:入射光线、折射光线和法线在入射光线、折射光线和法线在_内内,入射光线与入射光线与折射光线分别位于折射光线分别位于_的两侧的两侧,入射角的正弦值与折射入射角的正弦值与折射角的正弦值之比是一个常数角的正弦值之比是一个常数,即即 =n,n=n,n为比例常数为比例常数.同一平面同一平面法线法线【判一判判一判】(1)(1)光从一种介质进入另一种介质时光从一种介质进入另一种介质时,传播方向一定发传播方向一定发生变化生变化.()(2)(2)折射角增大为原来的折射角增大为原来的2 2倍倍,入射角也增大为原来的入射角也增大为原来的2 2倍倍.()(3)(3)光在同一种均匀介质中传播时光在同一种均匀介质中传播时,也可以发生折射现也可以发生折射现象。象。()(4)(4)入射角变化入射角变化,折射角也随之变化折射角也随之变化,但入射角一定大于但入射角一定大于折射角折射角.()提示提示:(1):(1)。当光从一种介质垂直进入另一种介质时。当光从一种介质垂直进入另一种介质时,传播方向不发生变化传播方向不发生变化.(2)(2)。根据。根据 =n=n可知可知,折射角增大为原来的折射角增大为原来的2 2倍倍,入入射角并不增大为原来的射角并不增大为原来的2 2倍倍.(3)(3)。光在同一种均匀介质中传播时。光在同一种均匀介质中传播时,沿直线传播沿直线传播,方方向不变向不变,不发生折射不发生折射.(4)(4)。当光由空气斜射入介质中时。当光由空气斜射入介质中时,入射角大于折射入射角大于折射角角;但当光由介质射入空气中时但当光由介质射入空气中时,由于光路可逆由于光路可逆,入射角入射角小于折射角小于折射角.二、介质的折射率二、介质的折射率1.1.定义定义:光从光从_射入某种介质发生折射时射入某种介质发生折射时,入射角入射角i i的的_值与折射角值与折射角r r的的_值的比值值的比值,用用n n表示表示.2.2.定义式定义式:n=.:n=.真空真空正弦正弦正弦正弦3.3.折射率与光速的关系折射率与光速的关系:由于光在不同介质中的由于光在不同介质中的_不同不同,且都且都_光在真空中的传播速度光在真空中的传播速度,所以任何所以任何介质的折射率都介质的折射率都_1;_1;某种介质的折射率某种介质的折射率,等于光在等于光在_中的传播速度中的传播速度c c与光在这种介质中的传播速度与光在这种介质中的传播速度v v之之比比,即即n=.n=.传播传播速度速度小于小于大于大于真空真空【想一想想一想】不同介质折射率不同不同介质折射率不同,而它们的密度也往往而它们的密度也往往不同不同,那么介质的折射率与其密度有什么关系那么介质的折射率与其密度有什么关系?是不是是不是介质的密度越大介质的密度越大,其折射率就越大其折射率就越大?提示提示:介质的折射率与介质的密度没有必然的联系介质的折射率与介质的密度没有必然的联系,密密度大度大,折射率未必大折射率未必大,如水和酒精如水和酒精,水的密度较大水的密度较大,但水但水的折射率较小的折射率较小.知识点一对折射定律的理解知识点一对折射定律的理解思考探究思考探究:如图所示是光从一种介质进入另一种介质时出现的现如图所示是光从一种介质进入另一种介质时出现的现象象.请问请问:光从一种介质进入另一种介质时入射角一定大于光从一种介质进入另一种介质时入射角一定大于折射角吗折射角吗?提示提示:不一定不一定.要看两种介质中哪一种介质的折射率大要看两种介质中哪一种介质的折射率大.【归纳总结归纳总结】1.1.光的方向光的方向:光从一种介质进入另一种介质时光从一种介质进入另一种介质时,传播方传播方向一般要发生变化向一般要发生变化(斜射斜射)。并非一定变化。并非一定变化,当光垂直界当光垂直界面入射时面入射时,传播方向就不发生变化传播方向就不发生变化.2.2.光的传播速度光的传播速度:光从一种介质进入另一种介质时光从一种介质进入另一种介质时,传传播速度一定发生变化播速度一定发生变化,当光垂直界面入射时当光垂直界面入射时,光的传播光的传播方向虽然不变方向虽然不变,但也属于折射但也属于折射,光传播的速度发生变化光传播的速度发生变化.3.3.入射角与折射角的大小关系入射角与折射角的大小关系:(1)(1)光从一种介质进入另一种介质时光从一种介质进入另一种介质时,折射角与入射角折射角与入射角的大小关系不要一概而论的大小关系不要一概而论,要视两种介质的折射率大小要视两种介质的折射率大小而定而定.(2)(2)当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时,入射角大于折射角入射角大于折射角,当光从折射率大的介质斜射入折射当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时率小的介质时,入射角小于折射角入射角小于折射角.4.4.对折射定律的理解对折射定律的理解:(1)(1)同面内同面内:折射光、入射光和法线在同一平面内折射光、入射光和法线在同一平面内,这句话大体上说明了三线的空间位置这句话大体上说明了三线的空间位置:折射光线在入射折射光线在入射光线与法线决定的平面内光线与法线决定的平面内,即三线共面即三线共面.(2)(2)线两旁线两旁:折射光和入射光分别位于法线两侧折射光和入射光分别位于法线两侧,这这句话把折射光线的位置又作了进一步的确定句话把折射光线的位置又作了进一步的确定,使得折射使得折射光线的光线的 自由度自由度 越来越小越来越小.(3)(3)正比律正比律:入射角的正弦与折射角的正弦之比入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数是一个常数,即即 =n,=n,折射角折射角r r随入射角随入射角i i的变化而的变化而变化变化,入射角入射角i i的正弦与折射角的正弦与折射角r r的正弦之比是定值的正弦之比是定值.当当入射光线的位置、方向确定下来时入射光线的位置、方向确定下来时,折射光线的位置、折射光线的位置、方向就确定了方向就确定了.(4)(4)正弦值正弦值:当光由真空射入某种介质时当光由真空射入某种介质时,入射角、折入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的射角以及它们的正弦值是可以改变的,但入射角与折射但入射角与折射角的正弦值的比值是一个常数角的正弦值的比值是一个常数.【典例示范典例示范】一条光线从空气射入折射率为一条光线从空气射入折射率为 的介的介质中质中,入射角为入射角为45,45,在界面上入射光的一部分被反射在界面上入射光的一部分被反射,另一部分被折射另一部分被折射,则反射光线和折射光线的夹角是则反射光线和折射光线的夹角是 ()A.75A.75B.90B.90C.105C.105D.120D.120【解题探究解题探究】(1)(1)反射角与入射角的关系是什么反射角与入射角的关系是什么?提示提示:反射角等于入射角反射角等于入射角.(2)(2)折射角与入射角的关系是什么折射角与入射角的关系是什么?提示提示:入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于介质入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于介质的折射率的折射率.【正确解答正确解答】选选C.C.如图所示如图所示,根据折射定律根据折射定律 =n,=n,则则sinsin2=,2=30,2=,2=30,反射光线与折射反射光线与折射光线的夹角光线的夹角=180-45-30=105,=180-45-30=105,C C正确正确.【过关训练过关训练】1.1.一个人站在湖边一个人站在湖边,观察离岸一段距离水下的一条鱼观察离岸一段距离水下的一条鱼,这个人看到的鱼的位置和鱼在水下真实的位置相比较这个人看到的鱼的位置和鱼在水下真实的位置相比较,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.A.在鱼真实位置的正上方某处在鱼真实位置的正上方某处B.B.在鱼真实位置上方偏向观察者的某处在鱼真实位置上方偏向观察者的某处C.C.在鱼真实位置下方偏向观察者的某处在鱼真实位置下方偏向观察者的某处D.D.所给条件不足所给条件不足,无法确定观察到的鱼的位置无法确定观察到的鱼的位置【解析解析】选选B.B.鱼反射的光线由水中进入空气时鱼反射的光线由水中进入空气时,在水在水面上发生折射面上发生折射,折射角大于入射角折射角大于入射角,折射光线进入人的折射光线进入人的眼睛眼睛,人会逆着折射光线的方向看去人会逆着折射光线的方向看去,就会觉得鱼变浅就会觉得鱼变浅了了,光路如图所示光路如图所示,所以这个所以这个人看到的鱼的位置在鱼真实人看到的鱼的位置在鱼真实位置上方偏向观察者的某处位置上方偏向观察者的某处,B B正确正确,A,A、C C、D D错误错误.2.2.如图如图,一束激光垂直于一束激光垂直于ACAC面照射到等边玻璃三棱镜的面照射到等边玻璃三棱镜的ABAB面上面上.已知已知ABAB面的反射光线与折射光线的夹角为面的反射光线与折射光线的夹角为9090。光在真空中的传播速度为光在真空中的传播速度为c.c.求求:(1)(1)玻璃的折射率。玻璃的折射率。(2)(2)激光在玻璃中传播的速度。激光在玻璃中传播的速度。【解析解析】(1)(1)如图所示如图所示,由几何关系知由几何关系知:光在光在ABAB界面的入界面的入射角射角i=60,i=60,折射角折射角r=30,r=30,则则n=.n=.(2)(2)由由n=n=答案答案:【补偿训练补偿训练】1.1.一条光线以一条光线以4040的入射角从真空射到平板透明材料的入射角从真空射到平板透明材料上上,光的一部分被反射光的一部分被反射,一部分被折射一部分被折射,折射光线与反射折射光线与反射光线的夹角可能是光线的夹角可能是()A.A.小于小于4040B.B.在在5050100100C.C.在在100100140 D.140 D.大于大于140140【解析解析】选选C.C.由由 =n1,=n1,得折射角得折射角ri=40,ri=40,由反射定律得由反射定律得i=i=40,i=i=40,如图所示如图所示,故折射光线与反射光线的故折射光线与反射光线的夹角夹角=180-=180-i-r=140-r,i-r=140-r,所以所以100100140,140,故故C C正确正确.2.2.一赛艇停在平静的水面上一赛艇停在平静的水面上,赛艇前端有一标记赛艇前端有一标记P P离水离水面的高度为面的高度为h1=0.6m;h1=0.6m;赛艇正前方离赛艇前端赛艇正前方离赛艇前端s1=0.8ms1=0.8m处处有一浮标有一浮标,示意如图示意如图.一潜水员在浮标前方一潜水员在浮标前方s2=3.0ms2=3.0m处处下潜到深度为下潜到深度为h2=4.0mh2=4.0m时时,看到标记刚好被浮标挡住看到标记刚好被浮标挡住.求水的折射率求水的折射率n n。【解析解析】设过设过P P点光线恰好被浮子挡住时点光线恰好被浮子挡住时,入射角、折入射角、折射角分别为射角分别为i i、r,r,则则:答案答案:【规律方法规律方法】解决光的折射问题的常规思路解决光的折射问题的常规思路(1)(1)根据题意画出正确的光路图根据题意画出正确的光路图.(2