2017-2018学年高中物理第十三章光第1节光的反射和折射教案新人教

13.1光的反射和折射

物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。

【教学目标】 （一）物理观念

1、掌握光的反射和折射定律。 2、理解折射率的定义及其与光速的关系 3、能用光的折射定律解决相关问题 （二）科学思维、科学探究

实验证明，折射光线仍在入射面内，与入射光线分居法线两侧，折射光线与法线的夹角称为折射角(r)． 特别提醒：

光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化，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. 3.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)折射率：光从真空斜射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦跟折射角r的正弦之比n，叫做这种介质的折射率： 特别提醒：

①折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中传播速度v之比，即n＝

②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． ◆合作讨论

如图所示，一条光线由空气射到半圆玻璃砖表面的圆心处，玻璃砖的半圆表面上(反射面)镀有银，则图示几个光路图中，能正确、完整地表示光线行进过程的是（ ）

1

答案：C

解析：在圆心处发生折射和反射，进入半圆表面后沿原路返回，光从玻璃射向空中时在界面上发生反射和折射． 5.典题剖析 光的反射

如图所示，M、N为两个平面镜，S点为一发光点，P和S点均在纸面内．由S点发出的一条光线先经平面镜M反射再射向平面镜N，经平面镜N反射后通过P点．试画出这条光线的光路．

◆合作讨论

不同介质折射率不同，而它们的密度也往往不同，那么介质的折射率与其密度有什么关系？是不是介质的密度越大，其折射率就越大？

解析：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.

4.解决光的折射问题的常规思路和两类典型问题 (1)常规思路

①根据题意画出正确的光路图．

②利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角均是与法线的夹角． ③利用折射定律、折射率公式列式求解． (2)玻璃砖对光的折射问题

常见的玻璃砖有半圆形玻璃砖和长方形玻璃砖．对于半圆形玻璃砖若光线从半圆面射入，且其方向指向圆心，则其光路图如图甲所示，光线只发生一次偏折．对于两个折射面相互平行的长方形玻璃砖，其折射光路如图乙所示，光线经过两次折射后，出射光线与入射光线的方向平行，但发生了侧移．

2

特别提醒：

画光路图时应注意的问题 (1)光路是可逆的．

(2)垂直界面入射的光线，折射光线与入射光线在同一直线上． (3)过半圆形玻璃砖圆心的光线在圆弧处不偏折． 变式1

如图所示，S为点光源，MN为平面镜．(1)用作图法画出通过P点的反射光线所对应的入射光线；(2)确定其成像的观察范围． 光的折射

光在某种介质中的传播速度是1.73×108m/s，要使光由这种介质射入空气时折射光线与反射光线成90°夹角，求入射角．

解析：依题意作光路图如图所示，则折射角θ2＝90°－θ1，其中，θ1为入射角．这种介

8

c3×10sinθ2

质的折射率n＝＝3，由折射定律知n＝，即nsinθ1＝cosθ1，故入射8＝v1.73×10sinθ1

角为30°.

变式2 (2010·辽师大附中高二检测)

一半径为R的1/4球体放置在水平面上，球体由折射率为3的透明材料制成．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

3

R/2.求出射角θ.

解析：设入射光线与1/4球体的交点为C，连

接OC，

3

OC即入射点的法线．因此，图中的角α为入射角．过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B.

依题意，∠OCB＝α.又由△OBC知sinα＝3① 2

sinα

设光线在C点的折射角为β，由折射定律得＝3②

sinβ由①②式得β＝30°③

由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角γ为30°. 由折射定律得sinγsinθ＝1

3④

因此sinθ＝

3

2

，解得：θ＝60° 4

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