1. 光的折射定律教案设计范例

高二物理选修3-4教案

13、1光的折射

教学课题

教学课型

知识目标

(1)了解介质的折射率与光速的关系；

(2)掌握光的折射定律；

(3)掌握介质的折射率的概念．

能力目标

教学目标

通过观察演示实验，使学生了解到光在两种介质界面上发生的现象(反射和折射)，观察反射光线、折射光线随入射角的变化而变化，培养学生的观察、概括能力，通过相关物理量变化规律的学习，培养学生分析、推理能力．

德育目标

渗透物理研究和学习的科学态度的教育．实验的客观性与人的观察的主观性的矛盾应如何解决，人的直接观察与用仪器探测是有差别的，我们应用科学的态度看待用仪器探测的结果．

教学重点

教学难点

教学方法

教学手段

教学用具

教学环节

我们在初中已学过光的折射规律：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导

言

分居在法线的两侧；当光从空气斜射入水或玻璃中时，折射角小于入射角；当光从水或玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角．初中学的光的折射规律只是定性地描述了光的折射现象，而我们今天要定量地进行研究．

演示：将光的激光演示仪接通电源，暂不打开开关，将烟雾发生器点燃置入光的折射演示器中，将新课教学

半圆柱透明玻璃放入对应的位置．打开开关，将激光管点燃，让一束激光照在半圆柱透明玻璃的平面上，让光线垂直于平面过圆心入射(沿法线入射)，观察折射情况：a．角度，b．明暗程度与入射光线进行对比．然后改变入射角进行记录，再次观察能量改变的情况．最后进行概括、归纳、小结．

1.光的折射演示器．附件：接线板、火柴、烟雾发生器及烟雾源、半圆柱透明玻璃．

2．直尺，计算器．

实验

难点是光的折射定律和折射率的应用．通过问题的分析解决加深对折射率概念的理解，学会解决问题的方法．

引导探究

重点是光的折射定律、折射率．折射率是反映介质光学性质的物理量，由介质来决定．

新课

课时

1 课时

授课时间

1 光的折射

备课时间

1．在两种介质的分界面上入射光线、反射光线、折射光线的能量分配．

我们可以得出结论：随入射角的增大，反射光线的能量比例逐渐增加，而折射光线的能量比例逐渐减小．

2．经历了近1500年才得到完善的定律．

(1)历史发展：公元2世纪古希腊天文学家托勒密通过实验得到：

A．折射光线跟入射光线和法线在同一平面内；

B．折射光线和入射光线分居在法线的两侧；

C．折射角正比于入射角．

德国物理学家开普勒也做了研究．

(2)折射定律：最终在1621年，由荷兰数学家斯涅耳找到了入射角和折射角之间的关系．

将一组测量数据抄写在黑板上让学生进行计算(用计算器)，光线从空气射入某种玻璃．

入射角i(°) 10 20 30 40 50 60 70 80 通过分析表中数据可以得出结论：

入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．如果用n来表示这个比例常数，就有

折射角r(°) 6.7 13.3 19.6 25.2 30.7 35.1 38.6 40.6 i/r 1.50 1.50 1.53 1.59 1.63 1.67 1.81 1.97 sini/sinr 1.49 1.49 1.49 1.51 1.50 1.51 1.50 1.51

这就是光的折射定律，也叫斯涅耳定律．

演示：如果使光线逆着原来的折射光线到界面上，折射光线就逆着原来的入射光线射出，这就是说，在折射现象中光路也是可逆的．(在反射现象中，光路是可逆的) 3．折射率n．

光从一种介质射入另一种介质时，虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n，但是对不同的介质来说，这个常数n是不同的．这个常数n跟介质有关系，是一个反映介质的光学性质的物理量，我们把它叫做介质的折射率．

i是光线在真空中与法线之间的夹角．

r是光线在介质中与法线之间的夹角．光从真空射入某种介质时的折射率，叫做该种介质的绝对折射率，也简称为某种介质的折射率．相对折射率在高中不作要求．又因为空气的绝对折射率为1.00028，在近似计算中认为空气和真空相同，故有时光从空气射入某种介质时的折射率当作绝对折射率进行计算．

(2)折射率的定义式为量度式．折射率无单位，任何介质的折射率不

4．介质的折射率与光速的关系．理论和实验的研究都证明：某种介质的折射率，等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度之比．

例1 光在某介质中的传播速度是2.122×10m/s，当光线以30°入射角，由该介质射入空气时，折8射角为多少？

解：由介质的折射率与光速的关系得

又根据介质折射率的定义式得

r为在空气中光线、法线间的夹角即为所求．i为在介质中光线与法线间的夹角30°．

由(1)、(2)两式解得：

所以r=45°．

练习：

这种玻璃中传播的速度之比是多少？9∶8．

(2)光线由空气射入某种介质，折射光线与反射光线恰好垂直，已知入射角是53°，则这种介质可能是什么？水．

(3)一束宽度为10 cm的平行光束，以

60°的入射角从空气射入折射

17.3cm．

(三)课堂小结