2019-2020年高中物理选修(3-4)4.4《光的折射》word学案

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1、2019-2020年高中物理选修(3-4)4.4《光的折射》word学案[学习目标定位] 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.1.惠更斯原理:介质中波前上的各点,都可以看作是一个新的波源(子波源),并发出子波;其后,这些子波的包络面就是新的波面.2.光的折射定律(1)内容:当光从一种介质进入另一种介质时,在界面上光的传播方向发生了明显的改变,折射光线与入射光线、法线处在同一平面内,折射光线与入射光

2、线分别位于法线两侧,入射角的正弦跟折射角的正弦成正比,这就是光的折射定律.(2)公式:=n.3.折射率反映介质使光偏折的性质.某种介质的折射率,等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比,即n=.4.同一种介质对不同频率的光发生折射时,折射率是不同的,折射率是随着光的频率的增大而增大的.5.色散:当一束白光以某个角度入射介质时,由于各种色光的折射角不同,各种色光就分开了,这种现象叫光的色散.6.测定材料的折射率的原理是折射定律,用插针法描绘光路.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

3、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v1、v2且v1>v2,用惠更斯作图法作出当波面AB到达介面C时,介质Ⅱ中从A点发出的子波所在的包络面CD,由作图可知BC=v1Δt,AD=v2Δt,由几何关系知sini=,sinr=,所以==.[要点提炼]1.折射定律(如图1所示)图1折射光线与入射

4、光线和法线处在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线的两侧,入射角的正弦与折射角的正弦成正比,即=n.2.在折射现象中光路是可逆的,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入射光线发生折射.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都大于1.(填“大于”、“小于”或“等于”)(3)理解:①折射率n是反映介质光学性质的物理量,它的大小由介质本身及入射光的频率决定,与入射角、折射角的大小无关.②各种介质的折射率是不同的.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

5、折射现象(α>β).下列结论中正确的是(  )图2A.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的折射率大解析 由公式n=,可得折射率navb,A正确,B错误.答案 AC二、折射中的色散[问题设计]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

6、,这说明:图31.透明物质对于波长λ不同的光的折射率n不同,λ越小,n越大.2.在同一种物质中,不同波长的光波的传播速度不同,波长越短,波速越慢.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.把白纸铺在木板上.2.在白纸上画一直线aa′作为界面,过aa′上的一点O画出界

7、面的法线NN′,并画一条线段AO作为入射光线.3.把长方形玻璃砖放在白纸上,并使其长边与aa′重合,再用直尺画出玻璃的另一边bb′.4.在直线AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2.5.从玻璃砖bb′一侧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bb′一侧插上大头针P3、P4,使P3能挡住P1、P2的像,P4能挡住P1、P2的像及P3本身.(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).6.移去玻璃砖,在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置

8、,过P3、P4作直线O′B交bb′于O′.连接O、O′,OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线.∠AON为入射角,∠O′ON′为折射角.7.用量角

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