光的反射和折射

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1、高考网www.gaokao.com光的反射和折射　教学目标1．使学生掌握三个概念——折射率、全反射临界角和光的色散：两个规律——反射定律、折射定律：两个作图法——反射、折射光路图和成像作图：一个思想——光路可逆思想．2．加强学生对概念、作图、规律的分析应用能力和在光线的动态中分析、推理解决几何光学问题的综合能力．教学重点、难点分析1．重点：反射定律，平面镜成像作图法：折射定律，折射率，全反射和临界角．2．难点：折射定律，全反射和临界角：光的色散．教学过程设计教师活动我们复习几何光学，关于光的反射和折射部分．1．平面镜对光线的控制作用结论：平面镜对光线的作用是：只改变光束的传播方向，不改变

2、光束的散聚性质．两个平面镜对光线的控制作用如何呢？学生活动学生讨论：一个平面镜对光线的控制作用．（1）平面镜对光线有反射作用，反射光与入射光遵循反射定律．（2）一束平行光的情况：入射光方向不变，平面镜转动α角，反射光转动2α角．（3）一束发散光的情况：经平面镜反射后，仍是发散光，且发散程度不变．[例1]若使一束光先后经两平面镜反射后，反射光线与入射光线垂直，这两平面镜应如何放置？我们先讨论一般情况：如图4-1-1所示，两平面镜的夹角为θ，光线经两平面镜反射后，反射光线与入射光线的夹角为α，讨论α与θ的关系．学生解答，作出两平面镜的法线，可以证明：α=180°-2θ讨论：（1）一般情况θ<

3、90°，　α=180°-2θ，若θ=45°，则α=90°，（反射光与入射光垂直）高考网www.gaokao.com高考网www.gaokao.com若θ=90°，则α=0°（反射光与入射光平行）若θ>90°，则α=2θ-180°（2）两平面镜的夹角决定反射光与入射光的夹角，与这两平面镜的放置位置（这两平面镜是否接触和如何放置）和是否转动无关．结论：两平面镜的夹角决定了对光线方向的控制．一个重要的应用：直角镜使光线按原路返回．2．平面镜的成像特点作平面镜成像光路图的技巧．借助平面镜成像的特点完成光路．讨论：平面镜成等大、正立的虚像，像与物关于镜面对称．先根据平面镜成像有对称性的特点，确定像

4、的位置，再补画入射线和反射线．实际光线画实线并加箭头，镜后的反向延长线要画虚线，虚线不加箭头．如图4-1-2所示，两平面镜夹一定角度，光线a、b是一点光源发出经两平面镜反射后的两条光线．在图中确定点光源的位置．讨论并叙述作图的过程，如图4-1-3所示．a、b光线的反向延长线交于一点，这一点为点光源在平面镜N中的像S″，根据平面镜的成像特点，延长镜N，找到S″的对称点S′，S′是S″的物，是点光源S在平面镜M中的像，再找到S′对平面镜M的对称点S，从而确定了点光源S的位置．完成光路．高考网www.gaokao.com高考网www.gaokao.com上面的问题是两个平面镜的二次成像问题，S

5、′是物S在镜M中的虚像，S″是虚像S′在镜N中再次成的虚像．根据光路可逆原理，如果光线a、b的方向反过来，那么会如何呢？S为经过两次反射后形成的实像．还有一种类型的题，是讨论通过平面镜看到的范围．讨论，根据光的可逆性，经两次反射两束光会聚到一点S，由实像定义，S应为实像．[例2]（1997年全国高考题）如图4-1-3所示，AB表示一直立的平面镜，P1P2是水平放置的米尺（有刻度的一面朝着平面镜），MN是屏，三者互相平行，屏MN上的ab表示一条竖直的缝（即a、b之间是透光的）．某人眼睛紧贴米尺上的小孔S（其位置见图），可通过平面镜看到米尺的一部分刻度．试在本题的图上用三角板作图求出可看到的

6、部位，并依次写出作图步骤． 讨论并作图．作图步骤可如下：（图4-1-5所示）①分别作米尺P1P2、屏Ma、bN对于平面镜AB的对称线（即它们对于平面镜AB的像）P′1P′2、M′a′、b′N′．②连接S、a并延长交P′1P′2于某一点，作这一点对于AB在P1P2上的对称点，即为通过平面镜看到米尺刻度的左端．③连接S、b′并延长交P′1P′2于某一点，作这一点对于AB在P1P2上的对称点，即为通过平面镜看到米尺刻度的右端．讨论：（1）还可以用更简单的办法，即作出眼睛S的像S′，再由S′来确定看到的范围．（2）作出屏和尺的像，人眼看到像的范围即为人眼看到尺的范围．高考网www.gaokao.

7、com高考网www.gaokao.com 本题的解题思路是什么？边界光线如何确定？两种思路：正向思维，尺发光经平面镜反射进入眼睛的范围即为眼睛所能看到的范围：逆向思维，眼睛相当于发光点，其光照射到尺上的范围即为能看到的范围．确定边界光线的基本思想是：两点确定一条直线．在均匀介质中光是沿直线传播的，在非均匀介质中，光线发生弯曲，但人眼的感觉光仍是沿直线传播的．所以确定尺和屏的像，由两点一线来确定边界光线．3．光的折射定律复习折射定律和