教科版高中物理选择性必修第一册精品课件 第4章 光及其应用 1.光的折射定律.ppt

应用体验【例1】如图所示,一小孩站在宽6m的河边,在他正对面的岸边有一距离河面高度为3m的树,树的正下方河底有一块石头,小孩向河面看去,可同时看到树顶和石头两者的像,并发现两个像重合。若小孩的眼睛离河面高为1.5m,河水的折射率为,试估算河水深度。答案5.3m解析树顶反射和石头折射成像的光路图如图所示对点演练1一个大游泳池,池底水平,水深1.0m,有长OA=1.3m的直杆直立于池底,当太阳光以与水平方向成37°角射在水面上时,测得杆在池底的影长OA=1.15m。sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:(1)水的折射率;(2)当池水深度变为0.7m时杆在池底的影长OA″的长度。(2)当池水深度变为0.7m时,光路图如图乙所示,由几何关系知AB=OA-h=1.3m-0.7m=0.6m又A″C=htan37°=0.525m所以OA″=A″C+CO=1.325m。探究点二对折射率的理解导学探究在探究光由真空射入某种透明介质发生折射的规律时得到的实验数据如下表所示。请在表格基础上分析:随着入射角的增大,折射角怎样变化?当入射角与折射角发生变化时,有没有保持不变的量?提示由表中数据可以看出,随着入射角的增大,折射角增大。但入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不变。知识归纳(1)关于正弦值:当光由真空射入某种介质时,入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的,但正弦值的比值是一个常数。(2)关于常数n:入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数,但不同介质具有不同的常数,说明常数反映了该介质的光学特性。(3)折射率与光速的关系:介质的折射率n跟光在其中的传播速度v有关,即n=。由于光在真空中的传播速度c大于光在任何介质中的传播速度v,所以任何介质的折射率n都大于1。(4)折射率的决定因素:介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量,它的大小由介质本身及光的性质共同决定,不随入射角、折射角的变化而变化。特别提示(1)折射率的定义式中i为真空(空气)中的光线与法线的夹角,不一定是入射角;r为介质中的光线与法线的夹角,也不一定是折射角。(2)介质的折射率与介质的密度没有必然的联系。密度大,折射率未必大,如水和酒精,水的密度较大,但水的折射率较小。应用体验【例2】一水球半径为R=m,O为球心,MN为直径,弧AM所对的圆心角为30°,一细激光束沿与OA夹角为i的方向从A点射入水球,入射光线与OA在同一平面内,如图所示。已知该激光束在水球内经过两次反射刚好到达入射点A,真空中光速c=3×108m/s,sini=。求:(1)水球的折射率;(2)激光从A点进入水球经过两次反射后第一次传播到A点的运动时间。对点演练2如图所示,一个储油桶的底面直径d=0.6m。当桶内没有油时,从P点经桶壁上边缘O点恰能看到桶壁上的A点。当桶内装满油时,仍沿PA方向看去,恰好看到桶壁上的B点。已知A点的深度为0.8m,B、O两点间距离为1.5m,真空中光速c=3×108m/s。求:(1)油的折射率;(2)光在油中传播的速度。答案(1)1.5(2)2×108m/s学以致用·随堂检测全达标12341.(折射定律的理解与应用)如图所示,一束光沿AO从空气射入折射率为n的玻璃中。以O点为圆心、R为半径作圆,与折射光的交点为B,过B点向两介质的交界面作垂线,垂足为N,AO的延长线交BN于M,记OM=r;再以O点为圆心、r为半径作圆,则()A123412342.(折射率)某透明材料制成的管道的横截面如图所示,a、b为以O点为圆心的同心圆。用两束平行光Q、P射向管道,光束P通过圆心,光束Q进入材料的折射光线恰好与圆a相切,并与光束P交于圆b上的M点。已知b的半径是a的两倍,则该材料的折射率为()D1234解析连线如图所示,已知b的半径是a的两倍,且根据几何关系可知,两光线入射点与O点组成了正三角形,所以Q光线入射角为60°,折射角为30°,12343.(折射定律的应用)如图所示,假设一条自身能发光的鱼在水面下2.88m深度处水平向岸边匀速游动,岸上地面水平,且地面上有一竖直高塔,鱼发出的光束始终与水平面成53°角,鱼向岸边游动了2m,其光束投到塔上的光斑高度相应下移了1.5m。sin37°=0.6,cos37°=0.8,真空中的光速c=3×108m/s,求:(1)水对该光的折射率n;(2)光从鱼所在位置传播到水面的时间t。1234解析(1)设折射角为θ,如图所示由几何关系知EF=GD由勾股定理得CG2=DG2