光的折射定律

新课：光的折射
光射到两种介质的 分界面时，一部分光从 一种介质进入另一种介 质继续传播，传播方向 通常会发生改变的现象。 这种现象叫光的折射
一、光的折射
入射光线
i
入射角
空气
水
折射角
r
折射光线
光的折射定律
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
入射角、 折射角有什 么关系呢 ？
C.θ=45
D .条件不足，无法判断
例：光线以30°的入射角从玻璃射向空
气，它的反射光线与折射光线成90 °夹 角，则玻璃的折射率为 3 ？
r
空气 玻璃
β
i
例：光在某种介质中的传播速度是 2.122×108m/s，当光线以30°入
射角由该介质射入空气时，折射角
为多少？
45°
例：光线从空气中以入射角i射在玻璃 砖的上表面上，穿过玻璃砖后，又射入 空气中。如果玻璃砖的上下表面是平行 的，求光线从玻璃砖射出后的传播方向。 i
实验原理：
1、根据折射率的 sin i 定义：
n sin r
法线
要测折射率，必 须知道与一个折射 现象对应的折射角 和入射角。
i=?
空气
界面
r=?
玻璃
实验器材：
玻璃 砖 白 纸 、大头针若干、铅笔、直
尺、量角器
光线从空气中以入射角i射在玻璃砖的上表面上，穿 过玻璃砖后，又射入空气中。如果玻璃砖的上下表面是平 行的，求光线从玻璃砖射出后的传播方向。
4.1 光的折射定律
复习：光的反射
光在传播到界面时，被两种介质的界 面反射回原来的介质中继续传播的现 象叫光的反射。
法线
光 路 可 逆
入射光线
入射角 反射角
反射光线
平面镜
光的反射遵循反射定律：
（1）反射光线、入射光线和法线 同平面 （2）反射光线和入射光线分居法 线两侧
（3）反射角和入射角 相等
单色光经玻璃砖后， 侧移而传播方向不 变
r
i
r
1.532
折射率 1.513
各种色光在真空中的速度都等于c， 由公式n=c/v可知，各种色光在同一均 匀介质中的传播速度v是不相同的。介 质对紫光的折射率最大，表示紫光在介 质中的传播速度最小；介质对红光的折 射率最小，表示红光在介质中的传播速 度最大。
例：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( B ) A.θ＜45° B.θ＞45°
c 3 10 m / s
8
由于光在空气中的传播速 度近似等于在真空中传播速度 c，所以光从空气中射向介质 时，公式也适用。
附：波的折射定律证明 由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两点 经t后，B点发射的子波到达界面处D点，A 点的到达C点，
BD v1t sin i AD AD
v2 t AC sin r AD AD
空气 水
水 空气
n 大于 1 n 小于 1
折射光路也是可逆的
空气
i
水
r
二、介质的折射率
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 与折射角r的正弦值之比值，叫 做这种介质的折射率。
sin i n sin r
二、介质的折射率
sin i n sin r
由波的折射定律可以得出：
v1 c n v2 v
1.63
1.55
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 0 该玻璃砖的折射率为1.73，如果光从上表面射入的入射角i为60 时，求： （1）从下表面射出玻璃砖的光线相对于入射光线的侧移d； （2)光在玻璃砖中传播的时间t。
解：设光从空气进入玻璃时的折射角为r，则
sin i n sin r
i
单色光经玻璃 砖后，侧移而 传播方向不变
r
i
r
1 2
θ1
θ2
3
4
折射定律应用1：
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。
从上向下看,
实际深度H 视深h 折射率n
折射定律应用2：
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
③当光从空气斜射入 水或玻璃中时，折射 角小于入射角 ④当光从水或玻璃斜 射入空气中时，折射 角大于入射角 ⑤当入射角增大 时，折射角也随 着增大
空 气
水
人类经历了一千多年的时间，从积累的入射角i和 折射角r的数据中寻求两者之间的定量关系。
⑥入射角的正弦和折射 角的正弦成正比
sin i n sin r
没有大气
有大气
有大气，看到太阳更早
没有大气，将迟一些看到 太阳
折射定律应用3：
光的色散现象
白色的光实际 上是由各种单 色光组成的复 色光。复色光 通过透明介质 以后分解成单 色光的现象叫 做色散。
表4-2-1 冕牌玻璃对各种色光的折射率
色光
红
橙
1.514
黄
1.517
绿
1.519
蓝
1.528
靛、紫
i
A v2 t
B
i
v1t
r
sin i v1 sin r v2
r
证毕
C
D源自文库
表4-1-2 几种介质的折射率
介质 空气 酒精
n
1.00029
介质 水 麻油
n
1.33
介质 冰 水晶
n
1.309
1.36
1.47
1.54
各种 玻璃
红/蓝 宝石
1.40~2.00
金刚 石
二硫 化碳
2.42
翡翠
岩盐
1.57
1.77
把i和n的值代入可得r=30 ，从而有β=i-r=30 由几何关系得： AB=AC/cosr=
0 0
2 3 L d=ABsinβ= 3
3 L 3
AB c 2L t AB . v n c
问题：怎样测定物体的折射率？ 玻璃是一种透明介质，光从空 气入射到玻璃的界面上会发生折射， 如何把玻璃的折射率测出来？