高中物理光的折射沪科选修.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,高中物理光的折射课件沪科选修,4,.4,光的折射,1.,理解光的折射定律，会用折射定律解释相关现象和计算有关问题,.,2.,理解折射率的定义及其与光速的关系,.,3.,了解折射中的色散，认识对同一介质、不同颜色的光折射率不同,.,4.,会测定玻璃的折射率,.,学习目标定位,知识储备区,知识链接,1.,新的,子,子,子波的包络面,知识储备区,2.(1),同一平面,法线,入射角的正弦,折射角的正弦,(2),n,3.,偏折,速度,c,速度,v,4.,增大,5.,折射角,分开了,6.,折射定律,插针法,新知呈现,(2)决定式：n ，由此可知，任何介质的折射率n都,折射定律 插针法,折射光线与入射光线和法线处在 内，,新的 子 子 子波的包络面,侧看不清A、B的像,光的传播方向发生改变的现象,可知BCv1t，ADv2t，由几何关系知sin i ，sin r ，所以 .,在白纸上画一直线aa作为界面，过aa上的一点O画出界面的法线NN，并画一条线段AO作为 光线.,水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大,也不能太大(接近90)，否则会不易观察到P1、P2的像.,a光在三棱镜中的速度大,折射角 分开了6.,侧看不清A、B的像,在用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的,如图4所示，当光线AO以一定入射角i穿,学习探究区,一、,探究光的折射定律,二、,折射中的色散,三,、,测定玻璃的折射率,一、探究光的折射定律,问题设计,1.,皎洁的月光下，在清澈的湖面上我们能通过水面看到月亮的倒影,.,同时，月光能够照亮水中的鱼和草，这说明光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光返回到空气中，那么这两部分光的去向遵从什么规律呢？,答案,折射定律和反射定律,2.,光的折射是因为光波在界面两侧不同介质中有不同的传播速度，你能用惠更斯原理得到折射定律吗？,答案设光波在两种介质中的传播速度,为,v,1,、,v,2,且,v,1,v,2,，用惠更斯作图法作出,当波面,AB,到达介面,C,时，介质,中从,A,点发出的子波所在的包络面,CD,，由作图,可知,BC,v,1,t,，,AD,v,2,t,，由几何关系知,sin,i,，,sin,r,，所以,.,要点提炼,1.,折射定律,(,如图,1,所示,),折射光线与入射光线和法线处在,内，,折射光线与入射光线分别位于,，,入射角的正弦与折射角的正弦成,，,即,.,图,1,同一平面,法线的两侧,正比,n,2.,在折射现象中光路是,的，即如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的,发生折射,.,3.,折射率,(1),定义式：,n,.,(2),决定式：,n,，由此可知，任何介质的折射率,n,都,1.(,填,“,大于,”,、,“,小于,”,或,“,等于,”,),可逆,入射光线,大于,(3),理解：,折射率,n,是反映介质光学性质的物理量，它的大小由,及入射光的,决定，与入射角、折射角的大小,.,各种介质的折射率是,.,介质本身,频率,无关,不同的,例,1,两束不同频率的单色光,a,、,b,从空气平,行射入水中，发生了如图,2,所示的折射现象,(,).,下列结论中正确的是,(,),A.,在水中的传播速度，光束,a,比光束,b,大,B.,在水中的传播速度，光束,a,比光束,b,小,C.,水对光束,a,的折射率比水对光束,b,的折射率小,D.,水对光束,a,的折射率比水对光束,b,的折射率大,图,2,解析由公式,n,，可得折射率,n,a,n,b,，,C,正确，,D,错误,.,由,v,，,n,a,v,b,，,A,正确，,B,错误,.,答案,AC,问题设计,二、折射中的色散,拿一块破碎的玻璃，迎着阳光看去，会发现玻璃的边缘出现彩色条纹，这又是什么原因？,答案,光在折射时发生了色散,.,要点提炼,图,3,表示白光通过棱镜折射后，由上到,下的色光顺序为：红、橙、黄、绿、,蓝、靛、紫，这说明：,1.,透明物质对于波长,不同的光的折射率,n,，,越小，,n,.,2.,在同一种物质中，不同波长的光波的传播速度,，波长越短，波速,.,图,3,不同,越大,不同,越慢,返回,三、测定玻璃的折射率,实验原理,如图,4,所示，当光线,AO,以一定入射角,i,穿,过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找,出跟入射光线,AO,对应的出射光线,O,B,，,从而画出折射光线,OO,，量出折射角,r,，再根据,n,算出玻璃的折射率,.,图,4,实验器材,一块长方形的玻璃砖、白纸、木板、大头针,(4,枚,),、量角器,(,或圆规、三角板,),、刻度尺、激光笔、铅笔等,.,实验步骤,1.,把,铺在木板上,.,2.,在白纸上画一直线,aa,作为界面，过,aa,上的一点,O,画出界面的法线,NN,，并画一条线段,AO,作为,光线,.,白纸,入射,3.,把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其,与,aa,重合，再用直尺画出玻璃的另一边,bb,.,4.,在,上竖直地插上两枚大头针,P,1,、,P,2,.,5.,从玻璃砖,bb,一侧透过玻璃砖观察大头针,P,1,、,P,2,的,，调整视线方向直到,.,再在,bb,一侧插上大头针,P,3,、,P,4,，使,P,3,能,，,P,4,能,及,P,3,本身,.(,若有激光笔，可用激光笔沿,P,1,、,P,2,方向入射一束激光，从另一边射出来的激光束上插上两枚大头针,P,3,、,P,4,).,长边,直线,AO,像,P,2,的像挡住,P,1,的像,挡住,P,1,、,P,2,的像,挡住,P,1,、,P,2,的像,6.,移去玻璃砖，在拔掉,P,1,、,P,2,、,P,3,、,P,4,的同时分别记下它们的位置，过,P,3,、,P,4,作直线,O,B,交,bb,于,O,.,连接,O,、,O,，,OO,就是入射光线,AO,在玻璃砖内的,.,AON,为入射角，,O,ON,为折射角,.,7.,用量角器量出,和,的度数,.,查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里,.,8.,用上述方法分别求出入射角是,15,、,30,、,45,、,60,和,75,时的折射角，查出入射角,i,和折射角,r,的正弦值，记录在表格里,.,折射光线,AON,O,ON,9.,算出不同入射角的,的值，比较一下，看它们是否接近一个常数,.,求出几次实验测得的,的,，这就是这块玻璃砖的折射率,.,平均值,注意事项,1.,轻拿轻放玻璃砖，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面,.,严禁把玻璃砖当直尺用,.,2.,实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动,.,3.,插针,P,1,与,P,2,、,P,3,与,P,4,的间距要适当地大些，以减小确定光线方向时出现的误差,.,4.,实验时入射角不能太小,(,接近零度,),，否则会使测量误差加大；也不能太大,(,接近,90),，否则会不易观察到,P,1,、,P,2,的像,.,5.,本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖，而是采用三棱镜、半圆形玻璃砖等，一样能测出折射率，只是出射光和入射光不再平行,.,例,2,用三棱镜做测定玻璃的折射率的,实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜,的一侧插入两枚大头针,P,1,和,P,2,，然后在,棱镜的另一侧观察，调整视线使,P,1,的像,被,P,2,的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针,P,3,、,P,4,，使,P,3,挡住,P,1,、,P,2,的像，,P,4,挡住,P,3,和,P,1,、,P,2,的像，在纸上标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图,5,所示,.,图,5,(1),在本题的图上画出所需的光路图,.,解析光路图如图所示，画出通过,P,1,、,P,2,的入射光线，交,AC,面于,O,，画出通过,P,3,、,P,4,的出射光线交,AB,面于,O,，连接,OO,，则光线,OO,就是入射光线,P,1,P,2,在三棱镜中的折射光线,.,答案见解析,(2),为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是,、,，在图上标出它们,.,解析在所画的图上注明入射角,i,和折射角,r,，并画出虚线部分，用量角器量出,i,和,r,(,或用直尺测出线段,EF,、,OE,、,GH,、,OG,的长度,).,答案见解析,(3),计算折射率的公式是,n,.,解析,n,(,或因为,sin,i,，,sin,r,，,则,n,).,返回,课堂要点小结,返回,光的折射,折射定律,折射率：,n,1,折射中的色散,测定玻璃的折射率：插针法,自我检测区,1,2,3,4,1,2,3,4,1.,关于光的折射现象，下列说法中正确的是,(,),A.,光的传播方向发生改变的现象,B.,人在岸上观察水中的鱼比实际位置浅,C.,若光从空气射入某种液体中，它的速率一定减小,D.,观察者看见太阳刚从地平线升起时，其实太阳位于地,平线以下,BCD,实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜,到玻璃三棱镜AC面上，穿过三棱镜后互,折射定律 插针法,(1)在本题的图上画出所需的光路图.,水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大,(若有激光笔，可用激光笔沿P1、P2方向入射一束激光，从另一边射出来的激光束上插上两枚大头针P3、P4).,(1)同一平面 法线 入射角的正弦 折射角的正弦,及P3本身.,算出不同入射角的 的值，比较一下，看它们是否接近一个常数.,关于光的折射现象，下列说法中正确的是(),实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜,在用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的,求出几次实验测得的 的 ，这就是这块玻璃砖的折射率.,例2用三棱镜做测定玻璃的折射率的,图3表示白光通过棱镜折射后，由上到,从玻璃砖bb一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的 ，调整视线方向直到 .,前者是干涉现象，后者是色散现象,若A、B的距离较大时，通过玻璃砖会看不到A、B的像,1,2,3,4,2.,表面有油膜的透明玻璃片，当有阳光照射时，可在玻璃片表面和边缘分别看到彩色图样，这两种现象,(,),A.,都是色散现象,B.,前者是干涉现象，后者是色散现象,C.,都是干涉现象,D.,前者是色散现象，后者是干涉现象,解析光在玻璃片表面的油膜上发生了薄膜干涉，光在玻璃片边缘发生了折射，不同颜色的光在玻璃中的折射率不同，发生了色散,.,故选项,B,正确,.,B,1,2,3,4,3.,如图,6,所示，两束单色光,a,、,b,分别照射,到玻璃三棱镜,AC,面上，穿过三棱镜后互,相平行，则,(,),A.,a,光的折射率大,B.,b,光的折射率大,C.,a,光在三棱镜中的速度大,D.,b,光在三棱镜中的速度大,图,6,1,2,3,4,解析根据题意可知,b,光通过三棱镜后，传播方向偏离原来方向大，所以,b,光折射率大，故,A,错，,B,对；,根据,v,，折射率大的，在介质中的速度小，故,C,对，,D,错,.,答案,BC,1,2,3,4,4.,在用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的,实验中，其实验光路如图,7,所示，对实验中的,一些具体问题，下列说法正确的是,(,),A.,为了减少作图误差，,C,和,D,的距离应适当取大一些,B.,为了减少测量误差，,A,、,B,连线与法线,NN,的夹角应适当,大一些,C.,若,A,、,B,的距离较大时，通过玻璃砖会看不到,A,、,B,的像,D.,若,A,、,B,连线与法线,NN,间夹角过大时，有可能在,bb,一,侧看不清,A,、,B,的像,图,7,1,2,3,4,解析实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且,A,与,B,之间、,B,与,O,之间、,C,与,D,之间、,C,与,O,之间距离要稍大一些，入射角应适当大一些，以减小测量角度的误差，但也不宜太大,.,答案,ABD,谢谢观看！,