1. 光的折射定律优秀教案内容

第一节

光的折射定律

[学习目标]

1.掌握光的反射及反射定律.2.掌握光的折射及折射定律.3.掌握介质的折射率的概念，了解介质的折射率与光速的关系.4.会依据光的反射定律和折射定律作出光路图．

一、[探究1] 光的反射定律和折射定律

如图1所示，一块半圆形的玻璃砖放在带有角度刻度的圆盘上，使玻璃砖的圆心正好与圆盘刻度的圆心重合，将激光笔对准圆心照射，会观察到激光笔发出的一束光照射到玻璃砖表面后被分成了两束光．请在图上标出法线、入射角、反射角和折射角．改变入射光线与法线的夹角，观察到三条光线与法线的夹角有什么关系？

图1 [探究小结1]：1．光的反射

(1)反射现象：当光射到两种介质的分界面时，一部分光仍回到原来的介质里继续传播的现象．

(2)反射定律：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．

(3)在光的反射现象中，光路是可逆的．

2．光的折射

(1)光的折射现象

当光射到两种介质的分界面时，另一部分光进入第二种介质继续传播的现象．

(2)折射定律(如图2所示)

图2 入射光线、折射光线和法线在同一平面内，入射光线与折射光线分居法线两侧；入射角的正sin i弦值与折射角的正弦值之比为一常数，即＝n. sin r(3)在光的折射现象中，光路可逆．

二、[探究2] 介质的折射率

如表所示是在探究光由真空射入某种透明介质发生折射的规律

1

时得到的实验数据．请在表格基础上思考以下问题：(1)随着入射角的增大，折射角怎样变化？

(2)当入射角与折射角发生变化时，有没有保持不变的量？

入射角i(°)

10

20

30

40

50

60

70

80

[探究小结2]：1．折射率

(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦值与折射角r的正弦值之比，sin i叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率．即n＝. sin r(2)折射率与光速的关系：某种介质的折射率n，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介c质中的传播速度v之比，即n＝v. 2．对折射率n的理解

(1)由于c＞v，故任何介质的折射率n都大于(填“大于”“小于”或“等于”)1. (2)折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身和入射光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关．

(3)i为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而r为介质中的光线与法线的夹角，不一定为折射角．

(4)介质的折射率与介质的密度没有必然联系．

[针对练习]

判断下列说法的正误．

(1)光由空气射入某介质时折射角大于入射角．(×) (2)光在水中的传播速度比在真空中的传播速度小．(√) (3)介质的折射率越大，光在这种介质中传播速度越快．(×) sin i(4)由折射率的定义式n＝得出，介质的折射率与入射角i的正弦值成正比，与折射角rsin r的正弦值成反比．(×) (5)任何介质的折射率都大于1.(√) 3.对折射率的理解

(1)折射率是一个反映介质光学性质的物理量，其大小由介质本身及入射光的频率决定，与入

2 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

1.71

1.81

1.97

sin i/sin r

1.49 1.49 1.49 1.51 1.50 1.51 1.50 1.51

射角、折射角的大小无关．

sin i(2)应用n＝计算介质折射率时，注意i为真空中的光线与法线夹角，不一定为入射角；rsin r为介质中光线与法线的夹角，也不一定为折射角．

[举例练习1]

例1

(多选)关于折射率，下列说法正确的是(

) sin iA．根据＝n可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比

sin rsin iB．根据＝n可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比

sin rcC．根据n＝v可知，介质的折射率与光在该介质中的光速成反比

D．同一频率的光由真空进入某种介质时，折射率与光在介质中的波长成反比

二、反射定律和折射定律的应用

例2

如图3所示是一束光从空气射向某介质在界面上发生了反射和折射现象的光路图，下列判断中正确的是(

)

图3 A．AO是入射光线，OB为反射光线，OC为折射光线

B．BO是入射光线，OC为反射光线，OA为折射光线

C．CO是入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线

D．条件不足，无法确定

[共同练习]

例3

如图5所示，△ABC为直角三角形三棱镜的横截面，∠ABC＝30°.有一细光束MN射到AC面上，且MN与AC的夹角也为30°，该光束从N点进入棱镜后再经BC面反射，最终从AB面上的O点射出，其出射光线OP与BC面平行．(1)作出棱镜内部的光路图(不必写出作图过程)；(2)求出此棱镜的折射率．答案

(1)见解析图

(2)3

[自主练习]

3

1．(多选)一束光从介质1进入介质2，方向如图所示，下列对于1、2两种介质的光学属性的判断正确的是(

)

A．介质1的折射率小

B．介质1的折射率大

C．光在介质1中的传播速度大

D．光在介质2中的传播速度大

2．一束光线从空气射入折射率为2的介质中，入射角为45°，在界面上入射光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线和折射光线的夹角是(

) A．75°

B．90°

C．105°

D．120°

[课后练习]

1．两束平行的细激光束垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图7所示．已知其中一束光沿直线穿过玻璃，它的入射点是O，另一束光的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交R于P点．已知玻璃半圆截面的半径为R，OA＝，OP＝3R.求玻璃材料的折射率．答案

23

2．光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直．(真空中的光速c＝3.0×108 m/s) (1)画出折射光路图；(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度；

(3)当入射角变为45°时，折射角的正弦值为多大？(4)当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？答案

(1)见解析图

(2)3

3×108 m/s(3)6

(4)不变

6

4