1、高二数学必修高中数学必修3344教学系列教学系列第十三章第十三章光光第第11节节光的反射和折射光的反射和折射一、课前备考一、课前备考机械波机械波波的产生波的产生波的分类波的分类波的特点波的特点衍射衍射干涉干涉多普勒效应多普勒效应惠更斯原理惠更斯原理波的描述波的描述光究竟是哪些？光究竟是哪些？光究竟是哪些？光究竟是哪些？1717世纪明晰产生世纪明晰产生了两大对立学说了两大对立学说牛顿牛顿惠更斯惠更斯微粒说微粒说波动说波动说1919世纪初证明了世纪初证明了波动说的正确性波动说的正确性因为波动说没有因为波动说没有物理基础以及牛物理基础以及牛顿的声望促使微顿的声望促使微粒说仍然占上风粒说仍然
2、占上风1919世纪末光电效应现象促使世纪末光电效应现象促使爱因斯坦在爱因斯坦在2020世纪初提出了世纪初提出了光子说：光具有粒子性光子说：光具有粒子性这儿的光子完全不同于牛顿所说的这儿的光子完全不同于牛顿所说的“微粒微粒”海市蜃楼海市蜃楼牙签如何扭断了？看上去向下弯折看上去向下弯折11、定义：、定义：光被两种介质的界面反射回原先介质的现象光被两种介质的界面反射回原先介质的现象平面镜平面镜入射光线入射光线反射光线反射光线法线法线入射角入射角反射角反射角二、光的反射二、光的反射光光路路可可逆逆入射光线入射光线反射光线反射光线法线法线入射角入射角反射角反射角平面镜平面镜ABO（11）反射光
3、线与入射光线、法线在同一平面）反射光线与入射光线、法线在同一平面（2）反射光线和入射光线分居法线一侧）反射光线和入射光线分居法线右侧（3）反射角等于入射角）反射角等于入射角22、光的反射定理、光的反射定理二、光的反射二、光的反射11、定义：、定义：光从一种介质步入另外一种介质的现象光从一种介质步入另外一种介质的现象二、光的折射二、光的折射12空气玻璃NNAOB折射光线、入射光线、法线在同一平面内折射光线、入射光线、法线在同一平面内折射光线和入射光线分居法线两边折射光线和入射光线分居法线两边折射角、入射角折射角、入射角有哪些关系呢有哪些关系呢？12空气玻璃NNAOB二、光的折射定
4、律二、光的折射定理当光从空气斜射入玻璃中时，折射角大于入射角当光从空气斜射入玻璃中时，折射角大于入射角当入射角减小时光的折射现象的原理，折射角也随着减小当光从玻璃斜射入空气中时，折射角小于入射角当光从玻璃斜射入空气中时，折射角小于入射角玻璃玻璃空气空气水水玻璃玻璃二、光的折射定理二、光的折射定理光光由由空空气气射射入入玻玻璃璃时时入入射射角角i和和出出射射角角r的的数数值值表表入射角折射角i/rSini/sinr1006.701.491.4920013.301.501.4930019.601.531.4
5、940025.201.591.5150030.701.631.5060035.101.711.5170038.601.811.5080040.601.971.51人类经历了一千多年的时间，从积累的入射角人类经历了一千多年的时间，从积累的入射角ii和和折射角折射角rr的数据中寻求二者之间的定量关系。的数据中寻求二者之间的定量关系。入射角的余弦和折入射角的余弦和折射角的余弦成反比射角的余弦成反比空气空气玻璃玻璃nn小于小于11玻璃玻璃空气空气nn大于大于11=n1212空气玻璃NNAOB比列常数比列
6、常数光光路路可可逆逆ir空气空气水水折射光路是可逆的折射光路是可逆的：应用应用11：人在水上看见人在水上看见物体的像，比实际物体的像，比实际物体位置偏上，感物体位置偏上，觉得水比较浅。觉水比较浅。在水底潜水员见到的水面上空的汽球比在水底潜水员见到的水面上空的汽球比汽球的实际位置汽球的实际位置高高水水..空气空气见到的汽球在折射光线见到的汽球在折射光线的反向延长线上的反向延长线上..水水..空气空气比列常数比列常数n12与哪些质数有关？与哪些质数有关？ri空气空气玻璃玻璃空气空气水水ri3、折射率：、折射率：反映介质的光学性质的数学量反映介质的光学性质的数学量（1）折射率）折射
7、率-是光是光从真空射入某种介质从真空射入某种介质中中时的折射率时的折射率(光从真空射入某种介质光从真空射入某种介质时的折射率，称作该种介质的时的折射率，称作该种介质的绝对折射率绝对折射率，也简称为某种介质，也简称为某种介质的折射率的折射率相对折射率相对折射率在中学不作要求在中学不作要求)（22）nn的大小与介质有关，与的大小与介质有关，与11和和22无关，对于确定无关，对于确定的介质，的介质，nn是定值，不能说是定值，不能说1或或n1/sinn1/sin22（33）折射率无单位折射率无单位任何介质的折射率都任何介质的折射率都小于小于11。指出说明：指出
8、说明：定义式定义式:折射率折射率玻璃是一种透明介质，光从空气入玻璃是一种透明介质，光从空气入射到玻璃的界面上会发生折射，如射到玻璃的界面上会发生折射，怎么把玻璃的折射率测下来？何把玻璃的折射率测下来？实验：测玻璃砖的折射率实验：测玻璃砖的折射率实验原理：实验原理：1、根据折射率的定义、根据折射率的定义：要测折射率，必须晓得与一个折射现要测折射率，必须晓得与一个折射现象对应的折射角和入射角。象对应的折射角和入射角。空气空气玻璃玻璃i=?r=?界面界面法线法线实验过程：实验过程：几种介质的折射率：几种介质的折射率：介质介质折射率折射率金钢石金钢石2.4
9、2氧气气体1.63真空本身的折射率n=1介质介质折射率折射率盐矿盐矿1.55酒精酒精1.36水晶水晶1.55玻璃玻璃1.5-1.8水水1.33空气空气1.00028某介质的折射率，等于光在真空中某介质的折射率，等于光在真空中的速率的速率C与光在介质中的速率与光在介质中的速率v之比：之比：cvn=（n1）光在不同介质中的速率不同光的折射现象的原理，这光在不同介质中的速率不同，这正是发生折射的缘由。正是发生折射的缘由。研究表明研究表明：假定月球表面不存在大气层假定月球表面不存在大气层,,这么人们观察到这么人们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比的日出时刻与存在大气层的情况相比,,AA、
10、将提早、将提早BB、将延迟、将延期CC、在个别地区将提早、在个别地区将提早,,在另一些地区将推迟在另一些地区将延期DD、不变不变应用应用22：(B)有大气，看见太阳更早有大气，看见太阳更早没有大气，将迟一些看见太阳没有大气，将迟一些看见太阳返回返回应用应用3：如图一个储油桶的底面半径与高均如图一个储油桶的底面半径与高均为为d当桶内没有油时，从某点恰能看见当桶内没有油时，从某点恰能看见桶底边沿的某点。当桶内油的深度等于桶底边沿的某点。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿方向看去，刚好桶高的一半时，仍沿方向看去，刚好听到桶低上的点见到桶低上的点C，两点距离，两点距离d/4求：求：油的
11、折射率油的折射率和和光在油中传播的速率光在油中传播的速率。因底面半径和桶高相等因底面半径和桶高相等,由此可知由此可知AOF=ABG=450又又OD=2CD油的折射率油的折射率光在油中的传播速率光在油中的传播速率解解:51210)s/m(109.18.38ncv光光的的折折射射折折射射率率n1、反映介质对光的偏折作用，、反映介质对光的偏折作用，n越大光线偏折越厉害越大光线偏折越厉害2、定义式、定义式n光从真空中步入介质光从真空中步入介质（1/n光从介质步入真空）光从介质步入真空）3、决定式、决定式:n=c/vn1绝对折射率绝对折射率课堂小结课堂小结光的折射光的折射光的折射定理光的折射定理三线共面三线共面常数常数sin1///sin2