高中物理 第4章 光的折射与全反射 第1节 光的折射定律教案 鲁科版选修3-4-鲁科版高二选修3-4物理教案.doc

第1节光的折射定律
课堂互动
三点剖析
一、光的折射定律
光从一种介质射入另一种介质时,传播方向改变的现象叫光的折射.
注意：当光垂直于两种介质的界面入射时,入射光线和折射光线都与界面垂直,折射光线与入射光线同向,这是一种特殊现象.
折射定律
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分别位于法线的两侧;入射角的正弦跟折射角的正弦成正比.用公式表示为：=n
注意：上式是在光从空气斜射向介质的情况下推出的,i为入射角,r为折射角.
在折射现象中光路是可逆的.
【例1】如果光线以大小相等的入射角,从真空射入不同介质,若介质的折射率越大,则（)
A.折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越大
B.折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越小
C.折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越大
D.折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越小
解析：根据折射定律,=n,当光以相等的入射角从真空向介质入射时，sinθ1一定,n越大,sinθ2就越小,sinθ2越小说明光偏离原来的程度就越大,故B、C正确.
答案：BC
二、折射率的意义
定义式:n=
概念：光从真空中射入某种介质时,入射角i的正弦与折射角r的正弦之比n,叫做该种介质的绝对折射率,简称折射率.
注意：折射率的定义式为度量式,n没有单位,且n＞1.
折射率与光速的关系
n=
注意：光在真空中的速度跟在空气中的速度相差很小,通常情况下可以认为光从空气射入某种介质时入射角的正弦与折射角的正弦之比是那种介质的折射率.
光发生折射从一种介质进入另一介质后，频率保持不变，但光速和波长都要变化.真空中光速最大为3×108m/s.
【例2】光线以30°入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面上,它的反射光线与折射光线的夹角为90°,则这块玻璃的折射率为（)
A.0.866B.1.732C.1.414D.1.500
解析：作出光路图如图4-1-1所示,α为入射角,β为反射角,γ为折射角.由光的反射定律得α=β=30°,由几何知识得β+γ=90°.

图4-1-1
光从AO入射后从OC折射,根据光路可逆原理,如果光从CO入射一定从OA折射,这时空气中的入射角为γ,玻璃中的折射角为α,所以有n==1.732.
答案：B
三、测量介质的折射率
实验原理
确定光路，找出跟入射光线相应的折射光线，用量角器测入射角i和折射角r，根据折射定律计算出玻璃的折射率n=.
注意事项：
1.实验时入射角大一些，否则折射角太小，作图和测量时将产生较大的误差，当然入射角也不可太大.
2.选用宽度较大的玻璃砖.
3.测玻璃的折射率时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间，P2与O点之间，P3与O点之间，P3与P4之间距离要稍大一些.
【例3】一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过此表面）.现要测定此玻璃的折射率.给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P1、P2、P3、P4）、带有刻度的直角三角板、量角器.
实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直.在纸上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图4-1-2所示.然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如图）.用P1、P2的连线表示入射光线.

图4-1-2
(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？
试在题图中标出P3、P4的位置.
(2)然后，移去玻璃砖与大头针.试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤.
(3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式为.
解答：(1)在bb′一侧观察P1、P2（经过bb′折射aa′反射，再经bb′折射后）的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P3（或P1）的像和P3.P3、P4的位置如图4-1-3.

图4-1-3
(2)①过P1、P2作直线与bb′交于O；
②过P3、P4作直线与bb′交于O′；
③利用刻度尺找到OO′的中点M；
④过O点作bb′的垂线CD，过M点作bb′的垂线与aa′相交于N，如图所示，连接ON；
⑤∠P1OD=θ1,∠CON=θ2.
(3)
各个击破
类题演练1
如图4-1-4所示,一束光线从空气射入介质,在界面上发生了反射和折射,入射点是O点,则入射光线是__________;反射光线是__________;折射光线是__________.

图4-1-4
解析：由光的反射定律和折射定律判断可知,CO为入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线.
答案:COOBOA
变式提升1
如图4-1-5所示，光线以入射角θ1从空气射向折射率n=的玻璃表面.
（1）当入射角θ1=4