高中物理 4.1-4.2課件 粵教版選修3-4.ppt

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目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 一 光的折射及折射定律1 光的折射及折射定律 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 2 折射角與光速的關(guān)系光密介質(zhì)和光疏介質(zhì) 光在某些介質(zhì)中的傳播速度慢 這些介質(zhì)叫做光密介質(zhì) 在某些介質(zhì)中的傳播速度快 這些介質(zhì)叫做光疏介質(zhì) 折射角和光速的關(guān)系 設(shè)光在界面兩邊的傳播速度分別為v1 v2 根據(jù)惠更斯原理可得出關(guān)系式為 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 二 折射率1 物理意義 反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量 2 定義 光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí) 入射角i的正弦與折射角 的正弦之比 叫做這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率 簡(jiǎn)稱折射率 3 研究表明 光在不同介質(zhì)中的速度不同 某種介質(zhì)的折射率 等于光在真空中的傳播速度c與光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比 即 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 三 測(cè)定介質(zhì)的折射率1 實(shí)驗(yàn)原理折射率 通過(guò)測(cè)定入射角i和折射角 即可計(jì)算出介質(zhì)的折射率 2 實(shí)驗(yàn)器材白紙 圖釘 平木板 刻度尺 鉛筆 大頭針 量角器 長(zhǎng)方體玻璃磚 3 介質(zhì)的折射率由介質(zhì)決定 與入射角 折射角的大小無(wú)關(guān) 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 一 折射定律1 光的方向光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí) 傳播方向一般要發(fā)生變化 斜射 并非一定變化 當(dāng)光垂直界面入射時(shí) 傳播方向就不發(fā)生變化 2 光的傳播速度光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí) 傳播速度一定發(fā)生變化 當(dāng)光垂直界面入射時(shí) 光的傳播方向雖然不變 但也屬于折射 光傳播的速度發(fā)生變化 3 入射角與折射角的大小關(guān)系光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí) 折射角與入射角的大小關(guān)系不要一概而論 要視兩種介質(zhì)的折射率大小而定 當(dāng)光從折射率小的介質(zhì)斜射入折射率大的介質(zhì)時(shí) 入射角大于折射角 當(dāng)光從折射率大的介質(zhì)斜射入折射率小的介質(zhì)時(shí) 入射角小于折射角 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 如果要拍攝自己在鏡中的照片 應(yīng)怎樣操作 答案 因?yàn)楣夥瓷鋾r(shí)光路是可逆的 所以自己如能從鏡中看到照相機(jī)鏡頭 即可拍出自己在鏡中的照片 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 例1 如圖所示 光線以入射角 1從空氣射向折射率為n 的玻璃表面 導(dǎo)學(xué)號(hào)51150056 1 當(dāng)入射角 1 45 時(shí) 反射光線與折射光線間的夾角 為多大 2 當(dāng)入射角 1為多少時(shí) 反射光線與折射光線垂直 思路分析本題主要考查反射角 入射角和折射角的概念 首先應(yīng)弄清反射角 折射角和入射角的含義 然后根據(jù)光路圖 利用幾何知識(shí)解題 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 假設(shè)地球表面不存在大氣層 那么人們觀察到日出時(shí)刻與實(shí)際存在大氣層的情況相比 導(dǎo)學(xué)號(hào)51150057 A 將提前B 將延后C 在某些地區(qū)將提前 在另一些地區(qū)將延后D 不變答案 B 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 解析 假如地球周圍沒(méi)有大氣層 太陽(yáng)光將沿直線傳播 如圖所示 在地球上B點(diǎn)的人將在太陽(yáng)到達(dá)A 點(diǎn)時(shí)看到日出 而地球表面有大氣層時(shí) 由于空氣的折射率大于1 并且離地球表面越近 大氣的密度越大 折射率越大 太陽(yáng)光將沿如圖所示AB曲線進(jìn)入在B處的人眼中 使在B處的人看到了日出 但在B處的人認(rèn)為光是沿直線傳播的 則認(rèn)為太陽(yáng)位于地平線上的A 點(diǎn) 而此時(shí)太陽(yáng)還在地平線以下 相當(dāng)于日出時(shí)刻提前了 所以無(wú)大氣層時(shí)日出的時(shí)間將延后 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 二 折射率1 關(guān)于常數(shù)n入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一個(gè)常數(shù) 但不同介質(zhì)具有不同的常數(shù) 說(shuō)明常數(shù)反映了該介質(zhì)的光學(xué)特性 2 折射率與光速的關(guān)系光在介質(zhì)中的傳播速度v跟介質(zhì)的折射率n有關(guān) 即 由于光在真空中的傳播速度c大于光在任何其他介質(zhì)中的傳播速度v 所以任何介質(zhì)的折射率n都大于1 3 決定因素介質(zhì)的折射率是反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量 它的大小由介質(zhì)本身及光的性質(zhì)共同決定 不隨入射角 折射角的變化而變化 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 任何介質(zhì)的折射率都一定大于1嗎 為什么呢 答案 一定 由知 任何介質(zhì)中的光的傳播速度不能大于真空中的光速 只能接近于真空中的光速 故任何介質(zhì)的折射率都大于1 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 例2 多選 一束光從某種介質(zhì)射入空氣中時(shí) 入射角 1 30 折射角 2 60 折射光路如圖所示 則下列說(shuō)法正確的是 導(dǎo)學(xué)號(hào)51150058 C 相對(duì)于空氣此介質(zhì)是光密介質(zhì)D 光在該介質(zhì)中的速度比在空氣中的大思路分析解答本題時(shí)應(yīng)弄清以下兩點(diǎn) 1 反射角 折射角和入射角的含義 2 求解折射率時(shí) 入射角 是在真空中 且折射率都大于1 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 答案 BC 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 三 測(cè)定玻璃的折射率1 實(shí)驗(yàn)步驟 1 如圖所示 將白紙用圖釘釘在平木板上 2 在白紙上畫出一條直線aa 作為界面 線 過(guò)aa 上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN 并畫一條線段AO作為入射光線 3 把長(zhǎng)方體玻璃磚放在白紙上 使它的上邊跟aa 對(duì)齊 畫出玻璃磚的另一邊bb 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 4 在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1 P2 透過(guò)玻璃磚觀察大頭針P1 P2的像 調(diào)整視線方向直到P2的像擋住P1的像 再在觀察者一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P3 P4 使P3擋住P1 P2的像 P4擋住P3及P1 P2的像 記下P3 P4的位置 5 移去大頭針和玻璃磚 過(guò)P3 P4所在處作直線O B交bb 于點(diǎn)O 直線O B就代表了沿AO方向入射的光線通過(guò)玻璃磚后的傳播方向 6 連接OO 即為折射光線 入射角i AON 折射角r O ON 用量角器量出入射角和折射角 7 用上述方法測(cè)出入射角分別為30 45 60 時(shí)的折射角 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 2 數(shù)據(jù)處理 1 計(jì)算法 通過(guò)測(cè)量入射角和折射角 然后從三角函數(shù)表中 得出入射角和折射角的正弦值 再代入中求多次不同入射角時(shí)n的值 然后取其平均值 即為玻璃磚的折射率 2 圖象法 求出多組對(duì)應(yīng)的入射角與折射角的正弦值 作出sini sinr圖象 由可知圖象應(yīng)為直線 如圖所示 其斜率為折射率 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 3 單位圓法 在不使用量角器的情況下 可以用畫單位圓法 以入射點(diǎn)O為圓心 以一定長(zhǎng)度R為半徑畫圓 交入射光線OA于E點(diǎn) 交折射光線OO 于E 點(diǎn) 過(guò)E作NN 的垂線EH 過(guò)E 作NN 的垂線E H 如圖所示 由圖中關(guān)系只要用刻度尺測(cè)出EH E H 的長(zhǎng)度就可以求出n 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 3 注意事項(xiàng) 1 實(shí)驗(yàn)時(shí) 盡可能將大頭針豎直插在紙上 且大頭針之間及大頭針與光線轉(zhuǎn)折點(diǎn)之間的距離要稍大一些 2 入射角i應(yīng)適當(dāng)大一些 以減小測(cè)量角度的誤差 但入射角不宜太大 3 在操作時(shí) 手不能觸摸玻璃磚的光潔面 更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線 4 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中 玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變 5 玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的 宜在5cm以上 若寬度太小 則測(cè)量誤差較大 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 4 實(shí)驗(yàn)誤差 1 入射光線和出射光線畫得不夠精確 因此 要求插大頭針時(shí)兩大頭針間距應(yīng)稍大 2 入射角 折射角測(cè)量不精確 為減小測(cè)角時(shí)的相對(duì)誤差 入射角要稍大些 但不宜太大 入射角太大時(shí) 反射光較強(qiáng) 折射光會(huì)相對(duì)較弱 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 例3 一塊玻璃磚有兩個(gè)相互平行的表面 其中一個(gè)表面是鍍銀的 光線不能通過(guò)此表面 現(xiàn)要測(cè)定此玻璃的折射率 給定的器材還有 白紙 鉛筆 大頭針4枚 P1 P2 P3 P4 帶有刻度的直角三角板 量角器 導(dǎo)學(xué)號(hào)51150060 實(shí)驗(yàn)時(shí) 先將玻璃磚放到白紙上 使上述兩個(gè)相互平行的表面與紙面垂直 在紙上畫出直線aa 和bb aa 表示鍍銀的玻璃表面 bb 表示另一表面 如圖所示 然后 在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1 P2 位置如圖 用P1 P2的連線表示入射光線 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 1 為了測(cè)量折射率 應(yīng)如何正確使用大頭針P3 P4 試在題圖中標(biāo)出P3 P4的位置 2 然后 移去玻璃磚與大頭針 試在題圖中通過(guò)作圖的方法標(biāo)出光線從空氣到玻璃中的入射角 1與折射角 2 簡(jiǎn)要寫出作圖步驟 3 寫出用 1 2表示的折射率公式 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 解析 1 在bb 一側(cè)觀察P1 P2 經(jīng)過(guò)bb 折射aa 反射 再經(jīng)bb 折射后 的像 在適當(dāng)?shù)奈恢貌迳螾3 使得P3與P1 P2的像在一條直線上 即讓P3擋住P1 P2的像 再插上P4 讓它擋住P2 或P1 的像和P3 P3 P4的位置如圖 2 過(guò)P1 P2作直線與bb 交于O 過(guò)P3 P4作直線與bb 交于O 利用刻度尺找到OO 的中點(diǎn)M 過(guò)O點(diǎn)作bb 的垂線CD 過(guò)M點(diǎn)作bb 的垂線與aa 相交于N 如圖所示 連接ON P1OD 1 CON 2 答案 見(jiàn)解析 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 在學(xué)會(huì)測(cè)量長(zhǎng)方體玻璃磚的折射率后 思考如何測(cè)量玻璃三棱鏡的折射率 導(dǎo)學(xué)號(hào)51150061 答案 見(jiàn)解析解析 對(duì)于玻璃三棱鏡折射率的測(cè)定 其方法與球形玻璃折射率的測(cè)定方法是一樣的 1 在玻璃的一側(cè)豎直插兩枚大頭針P1和P2 2 在另一側(cè)再先后插兩枚大頭針P3和P4 使從另一側(cè)隔著玻璃觀察時(shí) 大頭針P4 P3和P2 P1的像恰好在一條直線上 3 移去玻璃和大頭針后得到如圖所示的光路圖 可以按光路圖確定入射光線AO 出射光線O B 則OO 為折射光線 4 用量角器量出i r 即可求出折射率