1、第十二章 光13.1 光的折射一光的反射1. 反射现象：如图,当光线 AO 照射到两种介质(例如空气和玻璃 )的分界面上时，在一般情况下分为两条光线：一条光线 OB 返回原介质,称为反射光线,另一条光线 OC 进入另一种介质,称为折射光线.（1） 入射面：入射光线 AO 与法线 ON 所构成的平面称为入射面.（2）入射角入射光线与法线的夹角称为入射角( 1)（3） 反射角：反射光线与法线的夹角称为反射角( 1)（4）折射角：折射光线与法线的夹角称为折射角( 2).2.反射定律： 光的反射遵循反射定律：反射光线在由入射光线和法线所决定的平面内,它与入射光线分居法线的两侧,反射角等于入射角.3.光
2、路可逆： 如果逆着原来反射光线的方向射到反射面上,它就要逆着原来入射光线的方向反射出去,这一规律称为光路可逆原理.二光的折射1.光的折射现象光线入射到两种介质的分界面上时,另一部分光进入第二种介质,并改变原来的传播方向，称为折射。注意:光从一种介质进入另一种介质时 ,传播方向一般会发生变化,但并非一定要变化,当光垂直界面入射时光的传播方向就不变化.2. 折射定律（1）内容：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内,折射光线和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。（2）表达式： 或 12sin12sini3.光路可逆： 如上图中,当光线沿 CO 射到介面时,就会沿 OA 射到
3、另一种介质中.4. 折射率 n（1） 定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角正弦与折射角正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号 n 表示.（2）表达式： cv（3） 关于折射率的理解： 任何介质折射率 n1；空气折射率近似为真空，n=1.光从真空射入任何介质时， （或从折射率小到大的介质）入射角大于折射角，折射光向法线方向偏转；当光线从折射率大进入折射率小的介质，入射角小于折射角，折射光偏离法线方向。折射率由介质本身性质与光的频率共同决定。同种介质中，光的频率越大，折射率越大。介质折射率越大，光的传播速度越小。三实验:测定玻璃的折射率1. 实验目的(1)明确光通过玻璃时的
4、入射角和折射角.(2)掌握测定玻璃折射率的方法.2.实验原理如图所示,用两面平行的玻璃砖对光路的侧移.用插针法找出入射光线AO 对应的出射光线 OB,确定出射点 O,画出折射光线 OO,量出入射角 1 和折射角 2,根据 计算出玻璃的折射率 .12sin3.实验器材白纸图钉大头针直尺铅笔量角器平木板长方形玻璃砖.4.实验步骤(1)将白纸用图钉固定在平木板上.(2)在白纸上画一条直线 aa作为界面,过 aa上的 O 点画出界面的法线 NN,并用一条线段 AO 作为入射光线.(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
5、 P1P2,透过玻璃砖观察大头针 P1P2 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,P 3P4,使 P3 挡住P1P2 的像；P 4 挡住 P3 及 P1P2 的像,记下 P3P4 的位置.(5)移去玻璃砖和大头针,过 P3P4 作直线 OB 交 bb于 O点,直线 OB 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,OO即为入射光线 AO 经玻璃折射后在玻璃中的折射光线,入射角 1,折射角 2.用量角器量出入射角和折射角.从三角函数表中查出它们的正弦值,求出 2sin(7)用上述方法分别量出入射角为 30、45、60时的
6、折射角 ,查出相应折射角的正弦值,求出折射率.(8)将算出不同 ，求出平均值,即为所测玻璃的折射率.12sin5.注意事项(1)实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,且 P1 和 P2 之间,P 2 与 O 之间,P 3 与 P4 之间,P 3 与O之间的距离要稍大一些.(2)入射角 1 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)操作时,手不能触摸玻璃砖的光学面,更不能用玻璃砖当尺子画线 .(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 5 cm 以上.6.数据处理（1）方法一：测角度，直接计算。通过测量入射角和折射角,然后
7、查数学用表,代入 中求得玻璃的折射率平均值。12sin（2）方法二：作图法。由于 ，因此 ，可用坐标纸作出 图像，为一条直线，12sin12sini2sin1i其斜率为 k，则玻璃砖的折射率 1nk（3）方法三：测量长度。找到入射角和折射角后,以入射点 O 为圆心,以任意长为半径画圆,分别交入射光线 AO 于 C 点,交折射光线 OO（或 OO的延长线）于 D 点,分别过CD 两点 ,作垂直 NN的垂线,交 NN与 C、D.用直尺量出 CC和 DD的长. 则 ； 12sin,siO12nsi四、例题分析例 1： 一束光从某种介质射入空气中时,入射角 1=30,折射角 2=60,折射光路如下图所
8、示,则下列说法正确的是( )A.此介质折射率为 ； B.此介质折射率为 ；3/ 3C.此介质的折射率大于空气的折射率； D.光在介质中的速度比空气中大。练习 1：如果光以同一入射角从真空射入不同介质,则( )A.折射角越大,表示这种介质对光线的偏折作用越大 B.折射角越大,表示这种介质对光线的偏折作用越小C.折射角越小,表示这种介质对光线的偏折作用越大 D.折射角越小,表示这种介质对光线的偏折作用越小例 2:一细杆 AB 的一部分贴着柱形容器的内壁插入装满某种透明液体的容器内,眼睛从容器的边缘 D 斜往下看去 ,发现细杆的 A 端经液面反射的像恰好与 B 端经液面折射形成的像重合,如图所示,已
9、知容器直径 CD=4 cm,AB=7 cm,AC=3 cm,则该液体的折射率为多少?练习 2. 如图所示,空气中有一块横截面呈扇形的玻璃砖,折射率为 现有一2.细光束,垂直射到 AO 面上,经玻璃砖反射折射后,经 OB 面平行返回,AOB 为135,圆的半径为 r,则入射点 P 点距圆心 O 的距离为( )C.rsin751142D.rsin15ArB练习 3.如图，MN 是一条通过透明球体球心的直线一单色细光束 AB 平行于 MN 射向球体，B 为入射点，若出射光线 CD 与 MN 的交点 P 到球心 O 的距离是球半径的 倍，且与 MN 所成的角 30.求：透明球体的3折射率练习 4.一半
10、径为 R 的 1/4 球体放置在水平桌面上，球体由折射率为 的透明3材料制成现有一束位于过球心 O 的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示已知入射光线与桌面的距离为 R/2，求出射角 .3例 3:某同学用“插针法” 做测定玻璃折射率实验时,他的方法和操作步骤都正确无误 ,但他处理实验记录时,发现玻璃砖的两个光学面 aa和 bb不平行，如下图所示 ,则( )A.P1P2 与 P3P4 两条直线平行B.P1P2 和 P3P4 两条直线不平行C.他测出的折射率偏大D.他测出的折射率不受影响例 4: 假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到的日出时刻与实际
11、存在大气层的情况相比( )A.将提前 B.将延后 C.某些区域将提前,在另一些区域将延后 D.不变【例题答案】例 1. BC；练习 1. BC； 例 2. 解析:A 关于液面成像于 A,细杆的 B 点折射后也成像于 A,光路图如图22221()451.33 CDsinB练习 2. C；练习 3. 解：连接 OB、BC、OC，如图在 B 点光线的入射角、折射角分别标为 i、r， OCP 中：有 解得：OCP 120(60舍去)，OCsin OPsinOCP进而可得：COP30，在COP 中，可得 i60， 又BOC180iCOP90，故 r45， 因此，透明球体的折射率 n sinisinr sin60sin45. 62练习 4.解： 过 C 点作球体水平表面的垂线，垂足为 B ，COBi ， 又由OBC 知：sini ， 设光线在 C 点的折射角为 r，由折射定律得 32 sinisinr 3由式得 r30由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角 r为 30由折射定律得 因此 sin ，解得 60. 【答案】 60sinrsin 13 32例 3. BD； 例 4. B
