光的折射 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修1

光给了我们一个明亮的世界，可是它自己却像一团谜。人们不断争论光的问题。光学是物理学中一门古老的学科，又是现代科学领域中最活跃的前沿科学之一，具有强大的生命力和不可估量的发展前景。第四章光第1节光的折射光射到界面时，部分光能进入另一种介质，同时又有部分光回到原来的介质。这样的现象分别叫光的折射和反射。一、反射定律和折射定律平面镜入射光线反射光线法线入射角反射角1、光的反射：光射到介质1、介质2的界面时，一部分光返回到介质1的现象。（3）反射光线、入射光线关于法线对称OAB（4）光路可逆：沿原来的反射光线入射，将沿原来入射光线射出（1）反射光线、入射光线、法线共面（2）反射角等于入射角（光线与法线的夹角）（1）折射光线、入射光线、法线在同一平面内.（2）折射光线和入射光线分居法线两侧2、光的折射：光从介质1斜射入介质2时，传播方向发生改变的现象。θ1θ2空气水折射光线入射光线（3）当入射角增大时，折射角也随着增大（4）光路可逆：沿原来的折射光线入射，将沿原来入射光线射出规律：当光从空气（光疏介质）斜射入水中（光密介质）时，折射角小于入射角。当光从水（光密介质）斜射入空气（光疏介质），折射角大于入射角。回顾初中：入射角、折射角大小关系与介质的关系那么，入射角和折射角到底有什么定量关系呢？我们让光从空气射入玻璃中，记录下多个入射角和折射角，找出这些数据之间的定量关系：光由空气射入玻璃时入射角θ1和折射角θ2的数值表:分析表格数据思考：入射角和折射角有什么定量关系呢？入射角正弦和折射角正弦比值相等斯涅耳定律=K(定值)即：光由空气射入玻璃时入射角正弦与折射角正弦的比值是一个常数，那么：是不是光从任何一种介质进入另一种介质，这个比值都的不变的呢？威里布里德·斯涅尔（1591-1626），荷兰数学家和物理学家，曾在莱顿大学担任数学教授。斯涅尔最早发现了光的折射定律，使几何光学的精确计算成为了可能。折射定律是几何学的最重要基本定律之一。斯涅尔的发现为几何光学的发展奠定了理论基础，把光学发展向前大大的推进了一步。=K

(定值)sinθ1/sinθ21.511.501.501.501.501.501.501.50入射角θ11020304050607080折射角θ26.613.219.525.430.735.338.841.1玻璃水折射角θ27.514.922.128.935.240.64547.8sinθ1/sinθ21.331.331.331.331.331.331.331.33金刚石折射角θ24.18.111.915.418.52122.924sinθ1/sinθ22.422.432.422.422.412.422.412.42空气光从一种介质进入到另一种介质时，总有入射角的正弦值与折射角的正弦值成正比。但是不同介质，这个比值不同；即可以用这个比值反应介质对光的折射本领。sinisinrn=2.公式：二、折射率

1.定义：光从真空射入某种介质时，入射角i与折射角r的正弦比值，叫做该介质的绝对折射率，简称折射率（n）。

4.说明：(1)n的大小与介质有关，与i和r无关，对于确定介质，n是定值(2)折射率无单位，任何介质的折射率皆大于1(n>1)（原因呢？）

3.决定式：某介质的折射率，等于光在真空中的速度c与光在介质中的速度v之比：n=cv5.几种介质的折射率真空折射率=16.意义：反映介质对光的偏折能力的大小7.折射原因：光在不同介质中的速度不同你能解释其中的原因吗？

例题：一个储油桶的底面直径与高均为d．当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B．如图甲所示，当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，如图乙所示，C、B两点相距d/4．（，）求：（1）试在图乙中画出光路的示意图；（2）油的折射率；（3）光在油中传播的速度．问题：玻璃是一种透明介质，光从空气入射到平行玻璃砖的界面上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？三、实验：测玻璃砖的折射率空气玻璃1、原理：折射定律

2、方法：用插针法研究某一条光线经过平行玻璃砖，测出折射角和入射角。空气玻璃i=?r=?界面法线3、实验器材：玻璃砖、白纸、大头针若干、铅笔、直尺、量角器Ｏ'ＢＣＤ（1）将白纸用图钉固定在木板上（2）在白纸上画一条线aa’作为界面，过aa’上的一点O画法线N’N,并画AO作为入射光线（3）把玻璃砖放在白纸上，使它的一边与aa’对齐，确定玻璃砖的另一界面bb’具体步骤：（4）在直线AO上竖直插大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线让P2挡住P1的像。再在另一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3、P2、P1的像，记下P3、P4位置（6）连接OO’，入射角i=∠AON’,折射角r＝∠NOO’，用量角器量出入射角和折射角，求出对应的正弦值，记录在表格中（5）移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线BO’与bb’交于O’，直线BO’代表沿AO方向入射光通过玻璃砖后的传播方向（7）用上述方法求出入射角分别为300、450、600时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中（8）算出不同入射角时的入射角与折射角的正弦比值，最后求出几次实验的平均值为折射率5、注意事项：（1）入射角一般取15o→75o为宜（太小，相对误差大；太大,使折射光线弱，不易观察）（2）插针要竖直，且间距适当大些（精确确定光路）（3）插针法实验，玻璃砖不能动（移动会改变光路图）（4）确定边界线时严禁把玻璃砖当尺子用(损坏玻璃砖)，画边界线时描两点确定边界线（5）玻璃砖宽度在5cm以上（让折射光线长点以减小误差）

6、数据处理：（1）计算法：量角度计算。（2）作图法：画一个圆与折射、入射光线相交于A、E两点，从交点作两条与法线垂直的线段，量出两条AN'和NE的线段长度。人在水上看到物体的像，比实际物体位置偏上，感觉水比较浅。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（）