1. 光的折射定律教学设计内容推荐

高2014届2013年春期教案

选修3-4

第四章

光的折射

本章考纲要求

光的折射定律

光的折射定律

折射率

全反射、光导纤维

测定玻璃砖的折射率

Ⅱ

1．相对折射率不作考试要求

Ⅰ

2．光的干涉限于双缝干涉和Ⅰ

薄膜干涉

Ⅰ

§3-4 4.1 光的折射定律

【课标定位】

⒈了解介质的折射率与光速的关系；

⒉掌握光的折射定律

⒊掌握介质的折射率的概念

⒋会用折射定律解释简单的现象

【三维目标】

1、知识与技能

（1）知道光从空气斜射入水、其他介质中及光从水、其他介质斜射入空气中的折射情况。

（2）掌握光的折射定律；

2、过程与方法

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

3、情感态度价值观

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、难点

重点：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

难点：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

教学用具：光的折射激光演示器。

教学过程设计

教学过程

引入新课：

演示：在大口碗中装水，筷子斜插入水中，让学生斜视水面，可以看到筷子好像在水面处折断了。

问：为什么看上去筷子好像被折断了？

教师：光从一种介质射向另一种介质时，有一部分光线在介质表面发生反射。射入另一介质时光线传播方向一般会发生变化。光射入另一介质传播方向发生变化的现象，我们就把它叫做光的折射。筷子在水面处好像被折断的现象就跟光的折射有关，本节课就是学习光在折射时所遵循的规律。

【本节要点】

一、光的反射定律：当光从一种介质射入到另一种介质时发生反射，此时反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角；

二、折射定律

当光从一种介质射入倒另一种介质时，不仅发生反射，还会发生折射现象，下面我们先来看一下折射现象是怎么发生的。

Ⅰ演示：

⑴出示并介绍实验装置：光源、水槽、水和空气界面。

- 1 -

⑵让激光演示器的光束斜射向水面，观察光束进入水中的方向怎样改变。根据演示观察到的现象，教师在黑板上画出水和空气的界面，画出入射光线和折射光线，入射点，并过入射点画出法线，标出入射角和折射角。如下彩图

⑶改变入射角，再做一次实验。

⑷让光垂直射向水面，观察水中光线沿什么方向前进。

实验分析：让学生说出每次实验观察到的人射光线和折射光线的位置，说出入射角和折射角的大小。

实验结论：光从空气射入水中时，折射光线与人射光线分居法线两侧；折射角小于人射角；人射角增大时，折射角也随着增大，当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变。

在1621年，荷兰数学家斯涅耳找到了入射角和折射角之间的关系。并把它总结为光的折射定律即：

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sini/sinr=n这就是光的折射定律，也叫斯涅耳定律。

1.光的折射定律：sini/sinr=n

(无单位) Ⅱ演示：

用厚玻璃砖重复1演示。实验结论与1演示相同，记下入射光线和折射光线的位置。

2.介质折射率：

①n =sini/sinr

②折射率n物理意义：是表明材料对光线偏折能力大小的物理量。

材料折射率的存在，不仅可以改变光的传播方向，还能改变光的传播速度。光在介质中的传播速度υ和真空中的光速c 、材料n之间有以下关系

③光的传播速度和折射率的关系：n =C/υ（n＞1）

④光在不同介质的速度不同的，这正是光发生折射的原因

⑤鉴于真空之外的任何介质的折射率都大于1，所以，光在真空之外任何介质的传播速度都小于c 。

几种介质的折射率

2.42 岩盐

1.55 玻璃

1.5~1.9 1.33 金刚石

水

1.55 1.00028 二硫化碳

1.63 酒精

1.36 水晶

空气

Ⅲ演示：

让激光束逆着2演示实验时的折射光线方向人射，让学生观察光束从玻璃射向空气时的传播情况，可以看到，进入空气中的折射光线就逆着原来入射光线的方向射出。

3.实验结论：折射中光路也是可逆的。

4.确定物体的位置

⑴人的眼睛为什么会看到物体，是因为物体发出的光线射入眼睛。

⑵人们确定物体的位置是根据射入眼睛的光的传播方向的反向延长线来确定的。

【合作探究】

3【典例1】光在某介质中的传播速度是υ=×108m/s，当光线以30°入射角，由该介质射入空气时，折射2角为多少？

解：由介质的折射率与光速的关系得n=C/υ……①；又根据介质折射率的定义式得n=sini/sinr……②

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：r=45°。

【典例2】光线从空气射入甲介质中时，入射角i=45°，折射角r=30°；光线从空气中射入乙介质中时，入

- 2 -

射角i′=60°，折射角r′=30°．

求光在甲、乙两种介质中的传播速度比．

解：设光在甲介质中传播的速度为υ甲，光在乙介质中传播的速度为υ乙。

根据折射率的定义式得：n甲=sini/sinr=sin45°/sin30°=2

n乙=sini′/sinr′=sin60°/sin30°=3

根据折射率与光速的关系得：n甲=C/υ甲

n乙=C/υ乙

所以υ甲/ n乙= n乙/n甲=3/2=1.23 【典例3】教材P64例题：如图所示，一块两对面平行的玻璃砖的厚度为L，现测得该玻璃砖的折射率为1.73，若光从上表面射入的入射角为i=600求：

(1)从下表面射出玻璃砖的光线相对于人射光线的侧移d

(2)光在玻璃中传播的时间t．

思考：测位移d与哪些因素有关？（频率、入射角、宽度L越大，则测位移d越大）可以留在在测玻璃砖时再做证明。

【巩固练习】

（

C

）1．人看到沉在水杯底的硬币，其实看到的是：

A．硬币的实像，其位置比硬币实际所在位置浅

B．硬币的实体，其位置即硬币的实际位置

C．硬币的虚像，但位置比硬币的实际位置浅

D．硬币的虚像，其位置比硬币的实际位置深

（

AD）2．在图中的虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线斜射向界面后发生反射与折射的光线，以下正确的说法是：

A．bO不可能是入射光线

B．aO不可能是入射光线

C．cO可能是入射光线

D．Ob是反射光线

（

C

）3．关于折射率，下述说法中正确的是：

A．根据n=sini／sin r可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比

B．根据n=sini／sin r可知，介质的折射率可能为任何正数

- 3 -

C．根据n=c／v可知，介质的折射率与介质中的光速成反比

D．以上说法都不对

解释：对于各向同性均匀介质，自然地是具有确定的折射率，这时候仅就这一种介质来说，讨论其折射率以及介质内光速的时候就没有任何的意义。但是对于密度可以变化的情况或者介质不同的时候就会得到介质的折射率和介质内光速成反比的结论，由于你给出的式子恰巧是其定义式，所以这样的反比例关系是成立的，

（

CD

）4．已知光线穿过介质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时的光路图如图所示，下面说法中正确的是：

A．介质Ⅱ折射率最大

B．介质Ⅰ的折射率最大

C．介质Ⅲ的折射率比Ⅰ大

D．光在介质Ⅲ中光速最小

（

D

）5．光线从真空中入射到一块平行透明板上，入射角为40°，则反射光线和折射光线的夹角可能是：

A．小于40°

B．在40°到100°之间

C．大于40°

D．在100°到140°之间

（

A

）6．甲在岸上，乙潜入清澈的水中，二人互相对看，甲、乙看到对方的头部位置是：

A．都比实际位置高

B．都比实际位置低

C．甲看乙低，乙看甲高（与实际位置比较）

D．甲看乙高，乙看甲低（与实际位置比较）

（

A

）7．某单色光在真空中的波长为λ，波速为c，它在折射率为n的介质中速度为：

A．c/n

B．c/（nλ）

C．nc

D．c （

B

）8．光线从空气射向玻璃砖，当入射光线与玻璃砖表面成30°角时，折射光线与反射光线恰好垂直，则此玻璃砖的折射率为：

23 D．

23（

D

）9．一束光由空气射入某介质时，入射光线与反射光线间的夹角为90°，折射光线与反射光线间的夹角为105°，则该介质的折射率及光在该介质中的传播速度为：

（

C

）10．如图所示，在两束光的交点P前，放一块长方形的玻璃砖则交点位置：

A．不变

B．向左

C．向右

D．可能向左、也可能向右，由光的颜色决定的

（

B

）11．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存在大气层的情况相比, A.将提前

B.将延后

C.在某些地区将提前,在另一些地区将延后

D.不变

（

B

）12．斜插入水中的筷子与竖直方向成45°角，由空气中向下观察，看到筷子在水中的部分与竖直方向成的角度为θ，则：

A.θ＜45°

B.θ＞45°

C.θ=450

D .条件不足，无法判断

13．早晨阳光射到地球上，看到太阳在远方的地平线上，阳光在这时____（是或不是）直线传播的，因此，看到太阳的所在位置______（高于或低于）太阳的实际位置，这种现象是由于阳光通过了大气层时发生了向________而出现的。

答案：不是，高于，地面的折射

14．如图,等腰棱镜的顶角为30°,光线MD垂直于AC边射向棱镜,入射光线MD和折射光线A．2 B．3 C．ON的延长线夹角为30°,则光在这种玻璃中传播的速度大小为_____3108

_____m/s. 15．如图是一透明的圆柱体的横截面,其半径R=20 cm,折射率为3,AB是一条直径,今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体.试求: (1)光在圆柱体中的传播速度. (2)距离直线AB多远的入射光线,折射后恰经过B点.

答案：(1)3108

m/s

(2)103

cm

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