1. 光的折射定律教案公开课一等奖

1．光的折射定律

学

习

目

标

1.经历实验探究过程，理解光的折射定律．(重点) 2.知道折射率的意义，知道折射率与光速的关系．(重点) 3.能根据折射定律解释一些自然现象. 4.能应用折射定律分析视深问题．(重点、难点)

光

的

反

射

和

光

的

折

射

定

律

知

识

脉

络

[先填空]

1．光的反射和折射现象

(1)光的反射

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)光的折射

光线从一种介质照射到两种介质的分界面时，一部分光进入另一种介质继续传播的现象．

2．光的折射定律

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，入射角的正弦与折射角的正弦之比为一常数．

[再判断]

1．反射定律是确定反射光线位置的规律．(√) 2．不是所有的反射现象都遵循反射定律．(×) 1

3．发生漫反射时，反射角不等于入射角．(×) 4．一束光从空气进入水中时传播方向一定改变．(×) [后思考]

1．人站在平面镜前面会看到自己的像．平面镜成像的特点是什么？

【提示】

平面镜成的像是虚像，像和物等大，像和物到镜面的距离相等．

2．入射角、折射角哪一个较大？

【提示】

没有前提条件，无法确定．

1．折射定律的表达式

sin i入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．即sin r＝常数．如图4-1-1所示．也sin i可以用sin r＝n的数学公式表达，n为比例常数．这就是光的折射定律．

图4-1-1 2．对定律的理解

(1)“同面内”：“折射光线与入射光线、法线在同一平面内”，这句话大体上说明了三线的空间位置：折射光线在入射光线与法线决定的平面内，即三线共面．

(2)“线两旁”：“折射光线与入射光线分居在法线两侧”，这句话把折射光线的位置又作了进一步的确定，使得折射光线的“自由度”越来越小．(i>0) (3)“正比律”：“入射角的正弦与折射角的正弦成正比”，即sin i＝n，折sin r射角r随入射角i的变化而变化，入射角i的正弦与折射角r的正弦之比是定值，当入射光线的位置、方向确定下来时，折射光线的位置、方向就惟一确定了．

所以，光的折射定律是光从一种介质射向另一种介质中时，在传播过程中遵循的必然规律．

3．光线偏折的方向

2

如果光线从折射率(n1)小的介质射向折射率(n2)大的介质，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大(减小)折射角也会增大(减小)；如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于折射角，并且随着入射角的增大(减小)折射角也会增大(减小)．如图4-1-2所示．即光线的偏折情况与介质的性质有关．

图4-1-2 4．折射光路是可逆的

如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线sin i1发生折射，定律中的公式就变为sin r＝n，式中i、r分别为此时的入射角和折射角．

1．关于光的反射与折射，下列说法正确的是(

) A．光发生反射时，光的传播方向不一定改变

B．光发生反射时，光的传播方向可能偏转90°

C．光发生反射时，光的传播方向一定改变

D．光发生折射时，一定伴随着反射现象

E．光发生反射时，一定伴随着折射现象

【解析】

发生反射时，光的传播方向一定发生改变，且可以改变90°，A错，B、C对；发生折射时，一定伴随着反射现象，但有反射现象，不一定有折射现象，D对，E错．

【答案】

BCD 2．如图4-1-3所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况．造成这种现象的原因是什么？

3

图4-1-3 【解析】

太阳光线进入大气层发生折射，使传播方向改变，使人感觉太阳的位置比实际位置偏高．

【答案】

光的折射

折射问题的四点注意

1．根据题意画出正确的光路图；

2．利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角的确定；

3．利用反射定律、折射定律求解；

4．注意光路可逆性、对称性的应用．

介

质

的

折

射

率

[先填空]

1．定义：在物理学中，把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦与折射角r的正弦的比值，叫做这种介质的折射率．

sin i2．公式：n＝sin r. 3．理论和实验的研究都证明：某种介质的折射率n，等于光在真空中的传c播速度c(c＝3×108 m/s)与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝v. 4．光在不同介质中的速度是不同的，这正是光发生折射的原因．光在真空中的传播速度c大于光在其他任何介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率都大于1. [再判断]

4

1．当光从空气垂直射入水中时，水的折射率为0.(×) 2．光的折射率随入射角增大而增大．(×) 3．介质的折射率越大，光在这种介质中的传播速度越小．(√) 4．折射率大的介质，密度不一定大．(√) [后思考]

sin θ11．是否可以由折射率的定义式n＝sin θ得出介质的折射率与入射角θ1的正2弦成正比，与折射角θ2的正弦成反比？

【提示】

不可以．折射率n由介质的性质和光的颜色决定，与入射角θ1和折射角θ2无关．

2．光在折射率大的介质中传播速度越大还是越小？

c【提示】

由v＝n知，n越大，v越小．

1．介质折射率的理解

(1)光从真空射入某种介质时，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但是，正弦值之比是个常数．该常数即介质的折射率，也叫绝对折射率，它的大小由介质本身及入射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关．“折射率与sin i(i为入射角)成正比，跟sin r(r为反射角)成反比”的说法和“折射率n跟光速v成反比”的说法是错误的．

(2)同种介质入射角的正弦跟折射角的正弦之比是一个常数，不同介质的常数不同，说明常数反映着该介质的光学特性．

(3)由于空气折射率和真空折射率非常接近约等于1，因此当光线从空气射入sin i介质时，介质折射率的定义式n＝sin r也适用．

c(4)由n＝v知，某色光在折射率较大的介质中光速较小．

3.一束光从某种介质射入空气中时，入射角θ1＝30°，折射角θ2＝60°，折射光路如图4-1-6所示，则下列说法正确的是(

) 5

图4-1-6 3A．此介质折射率为3

B．此介质折射率为3 C．光在介质中速度比在空气中小

D．光在介质中速度比在空气中大

E．当入射角增大时，折射角也增大，但折射率不变

sin θ2c【解析】

由折射定律n＝sin θ＝3，A错误，B正确；又由n＝v知光在1介质中速度比在空气中小，C正确，D错误．根据折射率的物理意义知，E正确．

【答案】

BCE 4．一束光线从空气射向折射率为1.5 的玻璃内，入射角为45°，画出反射和折射的光路示意图．

【解析】

光在两介质的界面上通常同时发生反射和折射；由反射定律知反sin θ1射角为45°，根据折射定律n＝sin θ得θ1＞θ2.

2【答案】

6