人教版 (新课标)选修31 光的反射和折射学案设计

13.1 光的反射和折射 学案（人教版选修3-4）

1．光从一种介质射到它与另一种介质的____________时，一部分或全部光会返回到原介

质的现象，叫反射现象．发生反射现象时，反射光线与入射光线、法线在________________

内，反射光线与入射光线分别位于法线的________；反射角________入射角．这就是光

的________________．

2．光从一种介质射到它与另一种介质的____________时，一部分光进入另一种介质的现

象，叫折射现象．发生折射现象时，折射光线与入射光线、法线处在________________

内，折射光线与入射光线分别位于________的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正

比，即________________________．

3．光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的________与折射角的________之比，叫

做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n表示．

4．关于光的折射现象，说法正确的是(　　)

A．光的传播方向发生改变的现象叫光的折射

B．折射定律是托勒密发现的

C．人观察盛水容器的底部，发现水变浅了

D．若光从空气射入液体中，它的传播速度一定增大

5．若某一介质的折射率较大，那么(　　)

A．光由空气射入该介质时折射角较大

B．光由空气射入该介质时折射角较小

C．光在该介质中的速度较大

D．光在该介质中的速度较小

6．如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越大的介质(　　)

A．折射角越大，表示这种介质对光线的偏折作用越大

B．折射角越大，表示这种介质对光线的偏折作用越小

C．折射角越小，表示这种介质对光线的偏折作用越大

D．折射角越小，表示这种介质对光线的偏折作用越小

概念规律练

知识点一　折射现象的定性分析

1．假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相

比(　　)

A．将提前

B．将延后

C．某些区域将提前，在另一些地区将延后

D．不变

2．一个人站在湖边，观察离岸一段距离的水下的一条鱼，这个人看到的鱼的位置和鱼在

水下真实的位置相比较，下列说法中正确的是(　　)

A．在鱼真实位置的正上方某处

B．在鱼真实位置上方偏向观察者的某处

C．在鱼真实位置下方偏向观察者的某处

D．所给条件不足，无法确定观察到的鱼的位置

知识点二　对折射率的理解

3．关于折射率，下列说法正确的是(　　)

A．根据＝n12可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比

B．根据＝n12可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比

C．根据n＝可知，介质的折射率与介质中的光速成反比

D．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与介质中波长成反比

4．两

图1

束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了如图1所示的折射现象(α>β)．下

列结论中正确的是(　　)

A．在水中的传播速度，光束a比光束b大

B．在水中的传播速度，光束a比光束b小

C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小

D．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大

知识点三　测定玻璃的折射率

5．在

图2

用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图2所示，对实验中的一

些具体问题，下列说法正确的是(　　)

A．为了减少作图误差，C和D的距离应适当取大一些

B．为了减少测量误差，A、B连线与法线NN′的夹角应适当大一些

C．若A、B的距离较大时，通过玻璃砖会看不到A、B的像

D．若A、B连线与法线NN′间夹角过大时，有可能在bb′一侧看不清A、B的像

6．某同学做测定玻璃的折射率的实验，操作时将玻璃砖的界线aa′、bb′画好后误用

另一块宽度稍窄的玻璃砖，如图3所示．实验中除仍用原界线外，其余操作都正确，则

测得的玻璃的折射率将(　　)

图3

A．偏大       B．偏小

C．不影响结果     D．不能确定

方法技巧练

折射定律的应用技巧

图4

7．一半径为R的1/4球体放置在水平桌面上，球体由折射率为的透明材料制成．现

有一束垂直于过球心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4所示．已知入射光线与桌面的距离为R/2.求出射角θ.

8．一长直杆长1.5 m，垂直立于底部平坦、水面平静无波的游泳池中，露出水面部分高

0.3 m，当阳光以与水面成37°的夹角入射时，杆在游泳池底部所成的影长为多少？(已知

水的折射率n＝.)

参考答案

课前预习练

1．分界面　同一平面　两侧　等于　反射定律

2．分界面　同一平面　法线　＝n12

3．正弦　正弦

4．C

5．D　[由n＝可知，光由空气射入介质时的折射角是由折射率n和入射角i共同决定的，所以A、B均错．由n＝可知，介质的折射率越大，光在该介质中的速度越小，故C错，D正确．]

6．C　[根据折射率的定义n＝，在入射角相同的情况下，折射角越小的介质，其折射率越大，该介质对光线的偏折作用越大；反之，折射角越大的介质，其折射率越小，该介质对光线的偏折作用越小．故C正确．]

课堂探究练

1．B

解析　[假如地球周围没有大气层，太阳光将沿直线传播，如图所示，在地球上B点的人将在太阳到达A′点时看到日出；而地球表面有大气层时，由于空气的折射率大于1，并且离地球表面越近，大气层的密度越大，折射率越大，太阳光将沿如图所示AB曲线进入在B处的人眼中，使在B处的人看到了日出．但在B处的人认为光是沿直线传播的，认为太阳位于地平线上的A′点，而此时太阳还在地平线以下，相当于日出时刻提前了，所以无大气层时日出的时间将延后．]

点评　将大气层看成数层折射率由上到下(地球表面)依次增大的均匀介质层叠合而成的；光由折射率较小的介质斜射向折射率较大的介质时，光线将向法线偏折．以上两点即可确定光在大气中的传播情况．

2．B　[

　如图所示，人在岸上看离岸一段距离的水下的鱼，应是从鱼的位置发出的光(实际上是鱼的反射光)，经折射后射入人的眼睛，看到的是鱼的像．把鱼看做一个发光点S，人看到的是折射光线的反向延长线交于发光点S的右上方S′点，这说明人看到的是鱼的虚像，且位置是偏向右上方，所以选项B正确．]

点评　此类题目，要根据题意画出光路图，再根据光路图解决题目中提出的问题．

3．CD　[介质的折射率n与入射角θ1及折射角θ2的正弦无关，即A、B错；介质的折射率与介质的光学性质和光在介质中的速度有关，C正确；光由一种介质进入另一种介质频率不变，由n＝＝＝得折射率与介质中的波长成反比，D正确．]

点评　折射率由介质的性质和入射光的频率共同决定(第7节内容)．

4．AC　[由公式n＝，可得折射率na<nb，C正确，D错误．由v＝，na<nb知va>vb，A正确，B错误．]

点评　①折射率是反映介质光学性质的物理量，它是由介质的性质和入射光的频率共同决定的，同一介质对确定的单色光而言，对应的折射率一定，不同介质对同一单色光(频率一定)的折射率一般是不相同的，折射率是用比值定义的物理量n＝，其中“θ1”表示光在空气中的入射角，在sin θ1一定的条件下，折射率较大的介质中，光线的折射角的正弦值sin θ2较小．可见，光的折射率表示在折射现象中折射光线相对于入射光线偏折程度的物理量．

②公式n＝表示了真空中光速c和光在介质中的速度v与折射率n的关系，折射率较大的介质中，光速较小．

5．ABD　[实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且A和B之间，B与O之间，C与D之间，C与O′之间距离要稍大一些，入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小．]

点评　测定玻璃折射率的原理为：用插针法确定光路，找出与入射光线相应的出射光线，就能在玻璃砖中画出对应的折射光线，从而可以测出一组对应的入射角和折射角，根据折射定律便可求出玻璃的折射率．

6．B　[如图所示，由于所画玻璃砖的宽度比实际宽度大，使入射点向左移，折射点向右移，使得所画折射角比实际折射角大，故测得的折射率偏小．]

点评　这类题目，一般是由于作图所得的折射角不准确造成的误差．解答此类问题时，要根据题意画出实际的光路图，与实验中的光路图相比较得出折射角的变化，即可得到准确的答案．

7．60°

解析　设入射光线与1/4球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线．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，∠COB＝α.又由△OBC知

sin α＝＝＝，α＝60°.设光线在C点的折射角为β，由折射定律得＝，由以上两式得β＝30°.由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角γ(如图)为30°.由折射定律得＝，因此sin θ＝，θ＝60°.

8．1.3 m

解析　依题意作图如图所示，依据折射定律n＝，得sin θ2＝＝＝，∠θ2＝37°，影长s＝0.3×tan 53° m＋1.2×tan 37° m＝0.3× m＋1.2× m＝1.3 m.

方法总结　利用光路图解决光的折射问题的方法：

(1)根据题意画出正确的光路图．首先要找到入射的界面，同时准确地作出法线，再根据折射定律和入射光线画出折射光线，找到入射角和折射角，要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角．

(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，与折射定律n＝中的各量准确对应，比如一定要确定准哪个角在分子上、哪个角在分母上．

(3)利用折射定律n＝、折射率与光速的关系n＝列方程，结合数学三角函数的关系进行运算．