1、高二數學必修高中數學必修3344教學系列教學系列第十三章第十三章光光第第11節節光的反射和折射光的反射和折射一、課前備考一、課前備考機械波機械波波的產生波的產生波的分類波的分類波的特點波的特點衍射衍射干涉干涉多普勒效應多普勒效應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世紀明晰產生世紀明晰產生了兩大對立學說了兩大對立學說牛頓牛頓惠更斯惠更斯微粒說微粒說波動說波動說1919世紀初證明了世紀初證明了波動說的正確性波動說的正確性因為波動說沒有因為波動說沒有物理基礎以及牛物理基礎以及牛頓的聲望促使微頓的聲望促使微粒說仍然占上風粒說仍然
2、占上風1919世紀末光電效應現象促使世紀末光電效應現象促使愛因斯坦在愛因斯坦在2020世紀初提出了世紀初提出了光子說：光具有粒子性光子說：光具有粒子性這兒的光子完全不同于牛頓所說的這兒的光子完全不同于牛頓所說的“微粒微粒”海市蜃樓海市蜃樓牙簽如何扭斷了？看上去向下彎折看上去向下彎折11、定義：、定義：光被兩種介質的界面反射回原先介質的現象光被兩種介質的界面反射回原先介質的現象平面鏡平面鏡入射光線入射光線反射光線反射光線法線法線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線入射光線反射光線反射光線法線法線入射角入射角反射角反射角平面鏡平面鏡ABO（11）反射光
3、線與入射光線、法線在同一平面）反射光線與入射光線、法線在同一平面（2）反射光線和入射光線分居法線一側）反射光線和入射光線分居法線右側（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、定義：、定義：光從一種介質步入另外一種介質的現象光從一種介質步入另外一種介質的現象二、光的折射二、光的折射12空氣玻璃NNAOB折射光線、入射光線、法線在同一平面內折射光線、入射光線、法線在同一平面內折射光線和入射光線分居法線兩邊折射光線和入射光線分居法線兩邊折射角、入射角折射角、入射角有哪些關系呢有哪些關系呢？12空氣玻璃NNAOB二、光的折射定
4、律二、光的折射定理當光從空氣斜射入玻璃中時，折射角大于入射角當光從空氣斜射入玻璃中時，折射角大于入射角當入射角減小時光的折射現象的原理，折射角也隨著減小當光從玻璃斜射入空氣中時，折射角小于入射角當光從玻璃斜射入空氣中時，折射角小于入射角玻璃玻璃空氣空氣水水玻璃玻璃二、光的折射定理二、光的折射定理光光由由空空氣氣射射入入玻玻璃璃時時入入射射角角i和和出出射射角角r的的數數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人類經歷了一千多年的時間，從積累的入射角人類經歷了一千多年的時間，從積累的入射角ii和和折射角折射角rr的數據中尋求二者之間的定量關系。的數據中尋求二者之間的定量關系。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氣空氣玻璃玻璃nn小于小于11玻璃玻璃空氣空氣nn大于大于11=n1212空氣玻璃NNAOB比列常數比列
6、常數光光路路可可逆逆ir空氣空氣水水折射光路是可逆的折射光路是可逆的：應用應用11：人在水上看見人在水上看見物體的像，比實際物體的像，比實際物體位置偏上，感物體位置偏上，覺得水比較淺。覺水比較淺。在水底潛水員見到的水面上空的汽球比在水底潛水員見到的水面上空的汽球比汽球的實際位置汽球的實際位置高高水水..空氣空氣見到的汽球在折射光線見到的汽球在折射光線的反向延長線上的反向延長線上..水水..空氣空氣比列常數比列常數n12與哪些質數有關？與哪些質數有關？ri空氣空氣玻璃玻璃空氣空氣水水ri3、折射率：、折射率：反映介質的光學性質的數學量反映介質的光學性質的數學量（1）折射率）折射
7、率-是光是光從真空射入某種介質從真空射入某種介質中中時的折射率時的折射率(光從真空射入某種介質光從真空射入某種介質時的折射率，稱作該種介質的時的折射率，稱作該種介質的絕對折射率絕對折射率，也簡稱為某種介質，也簡稱為某種介質的折射率的折射率相對折射率相對折射率在中學不作要求在中學不作要求)（22）nn的大小與介質有關，與的大小與介質有關，與11和和22無關，對于確定無關，對于確定的介質，的介質，nn是定值，不能說是定值，不能說1或或n1/sinn1/sin22（33）折射率無單位折射率無單位任何介質的折射率都任何介質的折射率都小于小于11。指出說明：指出
8、說明：定義式定義式:折射率折射率玻璃是一種透明介質，光從空氣入玻璃是一種透明介質，光從空氣入射到玻璃的界面上會發生折射，如射到玻璃的界面上會發生折射，怎么把玻璃的折射率測下來？何把玻璃的折射率測下來？實驗：測玻璃磚的折射率實驗：測玻璃磚的折射率實驗原理：實驗原理：1、根據折射率的定義、根據折射率的定義：要測折射率，必須曉得與一個折射現要測折射率，必須曉得與一個折射現象對應的折射角和入射角。象對應的折射角和入射角。空氣空氣玻璃玻璃i=?r=?界面界面法線法線實驗過程：實驗過程：幾種介質的折射率：幾種介質的折射率：介質介質折射率折射率金鋼石金鋼石2.4
9、2氧氣氣體1.63真空本身的折射率n=1介質介質折射率折射率鹽礦鹽礦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空氣空氣1.00028某介質的折射率，等于光在真空中某介質的折射率，等于光在真空中的速率的速率C與光在介質中的速率與光在介質中的速率v之比：之比：cvn=（n1）光在不同介質中的速率不同光的折射現象的原理，這光在不同介質中的速率不同，這正是發生折射的緣由。正是發生折射的緣由。研究表明研究表明：假定月球表面不存在大氣層假定月球表面不存在大氣層,,這么人們觀察到這么人們觀察到的日出時刻與存在大氣層的情況相比的日出時刻與存在大氣層的情況相比,,AA、
10、將提早、將提早BB、將延遲、將延期CC、在個別地區將提早、在個別地區將提早,,在另一些地區將推遲在另一些地區將延期DD、不變不變應用應用22：(B)有大氣，看見太陽更早有大氣，看見太陽更早沒有大氣，將遲一些看見太陽沒有大氣，將遲一些看見太陽返回返回應用應用3：如圖一個儲油桶的底面半徑與高均如圖一個儲油桶的底面半徑與高均為為d當桶內沒有油時，從某點恰能看見當桶內沒有油時，從某點恰能看見桶底邊沿的某點。當桶內油的深度等于桶底邊沿的某點。當桶內油的深度等于桶高的一半時，仍沿方向看去，剛好桶高的一半時，仍沿方向看去，剛好聽到桶低上的點見到桶低上的點C，兩點距離，兩點距離d/4求：求：油的
11、折射率油的折射率和和光在油中傳播的速率光在油中傳播的速率。因底面半徑和桶高相等因底面半徑和桶高相等,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傳播速率光在油中的傳播速率解解:51210)s/m(109.18.38ncv光光的的折折射射折折射射率率n1、反映介質對光的偏折作用，、反映介質對光的偏折作用，n越大光線偏折越厲害越大光線偏折越厲害2、定義式、定義式n光從真空中步入介質光從真空中步入介質（1/n光從介質步入真空）光從介質步入真空）3、決定式、決定式:n=c/vn1絕對折射率絕對折射率課堂小結課堂小結光的折射光的折射光的折射定理光的折射定理三線共面三線共面常數常數sin1///sin2