光的反射与折射教学设计
光的反射与折射实验教案

光的反射与折射实验教案引言:光是我们生活中不可或缺的一部分,它在我们日常生活中起到了许多重要的作用。
为了更好地理解光的本质以及其在物理学中的原理,我们可以通过进行光的实验来深入研究。
本教案将重点介绍光的反射与折射实验,通过简单的实验操作帮助学生加深对反射与折射现象的理解。
实验目的:1. 通过实际操作,观察和验证光的反射和折射的现象;2. 加强学生对反射和折射的基本概念的理解;3. 培养学生的实验操作和观察记录的能力。
实验材料:1. 白色光源(可以使用手电筒等);2. 平面镜;3. 透明玻璃板;4. 尺子;5. 笔和纸。
实验步骤:1. 在一张纸上画一个直角坐标系,坐标轴分别代表光的入射和反射方向。
2. 把白色光源放在直角坐标系的原点处,即光源离纸的距离为0。
3. 将平面镜插入坐标曲线上的45°位置,确保镜面保持水平。
4. 改变光源的位置,使其与镜面成不同的角度入射,观察光线的反射方向,并记录结果。
5. 固定光源的位置,将透明玻璃板放在光线的路径上,观察光线经过折射后的方向,并记录结果。
实验结果:1. 反射实验:根据不同的入射角度,我们可以观察到光线在平面镜上的反射角度与入射角度相等的现象。
2. 折射实验:透明玻璃板使光线发生折射,当光线从空气射入玻璃板时,折射角度小于入射角度;当光线从玻璃板射入空气时,折射角度大于入射角度。
实验分析与讨论:根据实验结果,我们可以得出以下结论:1. 光的反射:光线在平面镜上的反射角度与入射角度相等,符合反射定律。
2. 光的折射:光线从一个介质进入另一个介质时,光线的折射角度与入射角度的正弦值成反比,符合折射定律。
通过这些实验,我们可以了解到光的反射和折射都遵循着特定的定律。
这些定律是光学研究中的基础,也是我们理解光的重要基础。
实验应用:光的反射和折射在生活中的应用非常广泛。
以下是一些例子:1. 显微镜和望远镜中的透镜系统利用了光的折射现象,使得我们可以观察到微小的物体或者远处的景象。
初中物理光的反射与折射教案

初中物理光的反射与折射教案一、教学目标1、知识与技能目标(1)了解光的反射现象,理解光的反射定律,能运用光的反射定律解决简单的问题。
(2)了解光的折射现象,理解光的折射定律,能运用光的折射定律解释简单的折射现象。
2、过程与方法目标(1)通过实验观察和探究,培养学生的观察能力、实验操作能力和分析归纳能力。
(2)通过对光的反射和折射现象的分析,培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
3、情感态度与价值观目标(1)通过对光的反射和折射现象的探究,激发学生学习物理的兴趣,培养学生实事求是的科学态度。
(2)通过对光的反射和折射在生活中的应用的了解,培养学生关注生活、热爱科学的情感。
二、教学重难点1、教学重点(1)光的反射定律和光的折射定律。
(2)运用光的反射定律和光的折射定律解决实际问题。
2、教学难点(1)理解光的反射定律和光的折射定律的实验探究过程。
(2)用光的反射定律和光的折射定律解释复杂的光学现象。
三、教学方法讲授法、实验法、讨论法、探究法四、教学准备1、实验器材:激光笔、平面镜、玻璃砖、水槽、量角器、白色光屏等。
2、多媒体课件五、教学过程(一)导入新课通过展示一些生活中常见的光的反射和折射现象的图片或视频,如镜子中的像、水中的筷子“折断”等,引导学生思考这些现象产生的原因,从而引出本节课的主题——光的反射与折射。
(二)新课教学1、光的反射(1)光的反射现象教师演示:用激光笔照射平面镜,让学生观察反射光线。
学生活动:观察身边的光的反射现象,如黑板反光、湖水倒映岸边的景物等。
(2)光的反射定律提出问题:光在反射时遵循什么规律?实验探究:①将白色光屏平铺在水平桌面上,将平面镜垂直立在光屏上。
②让激光笔的光束贴着光屏射向平面镜上的 O 点,观察光屏上的反射光线,并记录反射光线的位置。
③改变入射光线的方向,重复上述实验,记录多次实验的数据。
④用量角器测量入射角和反射角的大小,并记录。
分析归纳:引导学生分析实验数据,得出光的反射定律:反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线和入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角。
光的反射与折射定律物理教案

光的反射与折射定律物理教案引言:本教案将重点介绍光的反射与折射定律,为学生深入理解光的特性提供基础知识。
通过实验和讨论,学生将学会应用这些定律解决与光相关的问题。
1. 实验目的与器材准备实验目的:了解光线在不同介质中的传播规律,探究光的反射与折射现象。
器材准备:平滑的平面镜、直尺、光源、半圆透明塑料板。
2. 实验步骤与内容步骤1:设置实验装置。
将平面镜竖直地放置在桌面上,确保其稳定。
步骤2:发散的光线与平面镜。
将光源放置在适当位置,使其对准平面镜。
照射光线后,观察反射光线的方向。
步骤3:改变入射角度。
通过调整光源的位置,改变入射光线的角度。
观察反射光线的变化。
步骤4:进行折射实验。
将半圆透明塑料板放置在平面镜前方,调整光源位置,使光线通过半圆透明塑料板照射到平面镜上。
步骤5:观察折射现象。
观察入射光线与折射光线的角度变化。
步骤6:记录实验数据。
通过实验记录入射角度、反射角度和折射角度的数值,并计算折射率。
3. 实验结果与讨论根据实验数据,学生可利用反射定律和折射定律得出结论:- 反射定律:入射角等于反射角,即i = r。
- 折射定律:入射角、折射角和两种介质折射率的正弦之比,满足sin(i)/sin(r) = n2/n1,其中n1和n2是两种介质的折射率。
4. 实验应用通过实验的讨论与学习,学生将能够应用光的反射与折射定律解决以下问题:- 计算光线从一种介质到另一种介质的折射角度。
- 探究在不同介质中的光速度变化情况。
- 分析光线从一个介质射入另一个介质时,发生的反射和折射现象。
5. 实验拓展学生可以进一步探究以下内容,拓展对光的反射与折射定律的理解:- 研究不同材料对光的折射率的影响。
- 探索光的全反射现象,分析与实验结果。
- 研究光损失现象与材料的折射率的关系。
结论:通过本教案的实验和讨论,学生将深入了解光的反射与折射定律,并能够应用这些定律解决与光相关的问题。
拓展实验还将进一步巩固学生对光学原理的理解,培养科学探究和解决问题的能力。
光的折射和反射教学设计

第十三章第一节光的反射和折射制作人:曹勤霞●教学目标:一、知识与技能目标:1.知道反射定律的确切含义,并能用来解释有关现象.2.理解折射定律的确切含义,并能用来解释有关的光现象和计算有关的问题.3.知道折射光路是可逆的,并能用来处理有关的问题.4.知道折射率的定义及其与光速的关系,并能用来进行有关的计算.二、过程与方法目标:1.会用反射定律解释有关现象和处理有关问题.2.会用折射定律计算有关的问题,能理解折射率与光速的关系,并能用来进行有关的计算.三、德情感态度与价值观目标:1.通过观察演示实验,培养学生的观察、概括能力,通过相关物理量变化规律的教学,培养学生分析、推理能力.2.渗透物理研究和学习的科学态度教育.●教学重点:光的折射定律.折射率概念.●教学难点:光的折射定律和折射率的应用.●教学方法:本节课成功的关键在于做好实验.通过实验先定性观察再定量测量,引导学生对测量数据进行分析、归纳.为学生今后对实验数据的处理打开思路.最后通过例题练习巩固所学内容.●教学过程:一、引入新课我们已经知道了,光在同一均匀介质中是沿着直线传播的,那么,当介质不均匀或当光从一种介质进入另一种介质中时,会发生什么现象呢?[学生]反射,折射[教师]对,这一节课,我们先简要地复习光的反射,再深入地研究光的折射现象.二、新课教学(一)光的反射现象反射定律1.介绍光学演示仪,指明观察对象——光在从一种介质(空气)进入另一种介质(玻璃)时发生的现象2.演示:光在到达空气和玻璃的交界面处时,一部分光被反射回空气中,另一部分光进入玻璃继续传播,但传播方向发生了改变.3.学生边观察边回忆反射定律并归纳(二)光的折射折射定律1.实验观察变为看折射光和入射光的相对位置及折射角和入射角关系的观察:a.让学生观察折射光.入射光及界面的法线也是共面的.b.光从空气进入玻璃时,入射角增大.折射角也增大,但入射角始终大于折射角.2.定量测量5组数据,入射角增大,折射角也增大,两者的差是不是定值呢?[学生甲]不是,差值是越来越大的.[师]是不是有规律地增大,比如入射角增大10°,折射角一定增大某一个数值?[生]不是,前两组差不多,后两组又不同了.[师]那么,会不会两角的比值不变呢,大家算算看.[师]能不能从两组数据下结论?[生]不能.[师]对,那样太轻率了点.把5组数据都算出来看看.[师]看来我们碰到麻烦了,如果让你来猜的话,你还能猜想它们之间可能是什么关系?[师]其实不是你们不够聪明,实在是因为入射角和折射角之间的关系太出乎人意料了.人类从积累入射角与折射角的数据到找出两者之间的定量关系,经历了近1500年的时间,科学研究是一件很艰苦的工作,需要有持之以恒的毅力和必胜的信念.有时需要几代人的努力.我们要学好物理也需要这样一种恒心和解决困难的勇气.希望大家不畏难,不怕苦,勇于探索,在科学学习之路上能走得很远很远.实际上在公元1400年,托勒密也曾经认为,入射角与折射角存在着简单的正比关系,但只有对比较小的入射角才大致相符,就像我们刚刚在计算中发现的那样.直到1621年,才由斯涅耳找到了这个关系.这个谜终于被解开了,谜底是——入射角的正弦和折射角的正弦成正比. 即=常数.请大家看课本的实验数据及分析.4.师生一起归纳总结折射定律的内容.5.折射现象中光路可逆——直接给出即可(三)折射率n1.折射率的定义:刚才我们已经知道了.光从空气进入玻璃时,入射角的正弦与折射角的正弦成正比.比值约为1.50.进一步的实验发现.若光从空气进入另一种介质.比如进入水中时,尽管入射角的正弦与折射角的正弦之比仍为常数.但这个常数却不是1.50.而是约1.33,可见这个常数跟介质有关系.它反映了介质的光学性质.我们设想光从空气进入玻璃和光从空气进入水中的入射角都是30°,则有:空气→玻璃:=1.50 空气→水:=1.33显然θ2ʹ>θ2,我们画出光路图如图19—11甲、乙.可以看到,光从空气进入玻璃时.折射光偏离原来的传播方向更厉害.也就是说,这个比值的大小能反映介质对光的偏折程度,比值越大.表明介质对光的偏折作用越大.我们把这个比值叫做折射率,用n表示.定义折射率n=.图19—112.对折射率的几点说明:a.引导学生看课本加点字对折射率定义的叙述,强调:光从真空进入介质,若光从介质进入真空.则入射角正弦与折射角正弦之比=b.光从空气进入介质近似于光从真空进入介质c.介质对真空的折射率也叫绝对折射率,简称折射率.若光从水中进入玻璃中,则入射角正弦与折射角正弦之比叫玻璃对水的折射率.也叫相对折射率.若水为介质Ⅰ,玻璃为介质Ⅱ,则写作n21=3.折射率的决定因素:a.光折射的原因是:光在不同介质中的速度不同.b.折射率n的决定式:n=c.n>1d.仿照n=可写出相对折射率n21===(四)课堂巩固训练1.如图所示的各光路图中,正确反映光在玻璃和空气中传播的是( )答案:AD2.光从某种玻璃中射向空气,入射角θ1从零开始增大到某一值的过程中,折射角θ2也随之增大,则下列说法正确的是( )A.比值θ1/θ2不变B.比值sinθ1/sinθ2是一个大于1的常数C.比值sinθ1/sinθ2不变D.比值sinθ1/sinθ2是一个小于1的常数解析:选CD.光从玻璃射向空气时,玻璃的折射率n=>1,且不变,因此C、D正确.3.一个人站在水面平静的湖边,观察离岸一段距离的水下的一条鱼,这个人看到的鱼的位置和鱼在水下真实位置相比较,下述说法中正确的是( )A.在鱼真实位置的正上方某处B.在鱼真实位置上方偏向观察者的某处C.在鱼真实位置下方偏向观察者的某处D.所给条件不足,无法确定观察到的鱼的位置解析:选B.如图,鱼在A处,岸边的观察者看到的鱼在A′处,即在鱼的实际位置上边靠近观察者的某处.即答案为B.●板书设计:一、反射定律和折射定律:1.光的反射和反射定律:2.光的折射和折射定律:3.光路的可逆性:二、折射率:1.定义及定义式:光从真空进入介质,入射角的正弦和折射角的正弦成正比n=2.折射率与光速的关系:n=●小结:1.光的反射定律和折射定律是几何光学的两大基本规律,是研究几何光学的重要法宝.在应用时一定要注意作图,突出几何的特点.2.折射率是几何光学中非常重要的基本概念之一.它反映介质的光学性质,每一种介质在一定条件下有一个确切的折射率,不同种类的介质在相同的条件下,一般具有不同的折射率.例如:玻璃的折射率是1.50,水的折射率是1.33.3.通常所说的介质的折射率是指介质的绝对折射率,即光从真空射入某种介质的折射率.若光由介质1射入介质2,这时的折射率确切地说应该叫做介质2对介质1的相对折射率.通常用n21来表示.●布置作业:对课后题进行训练。
光的反射与折射教案

光的反射与折射教案引言:光是我们日常生活中经常接触到的物理现象之一。
通过探究光的反射与折射,我们可以更好地了解和应用光的性质。
本教案将带领学生进行实验和思考,以加深对光的反射与折射的理解。
一、实验准备:1. 所需材料:一面光滑的平面镜、一张纸、一支笔、一个透明杯、一篇半水半油的浮标。
2. 实验步骤:a. 将平面镜竖立放置在桌子上。
b. 将纸张放在桌子上,将笔竖直插入纸张中央。
c. 将透明杯中加满水,并缓慢倒入油,形成半水半油的浮标。
二、实验一:光的反射1. 实验目的:观察光在平面镜上的反射现象。
2. 实验步骤:a. 将平面镜置于桌子上,确保其光滑的一面朝上。
b. 将纸张的笔尖通过倾斜反射,使其照射到平面镜上,并观察反射光线的方向。
c. 观察并记录反射光线的角度、入射角和反射角的关系。
三、实验二:光的折射1. 实验目的:观察光在透明介质中的折射现象。
2. 实验步骤:a. 将透明杯中加满水,并将半水半油的浮标放入杯中。
b. 观察浮标在水和油的交界面上的位置,并记录。
c. 将浮标轻轻移动到另一侧,观察并记录浮标在油和水的交界面上的位置。
四、实验结果与讨论:1. 实验一的结果:a. 观察反射光线的方向,发现入射角与反射角相等。
b. 入射角和反射角的关系可以表示为:入射角 = 反射角。
c. 光的反射遵循反射定律。
2. 实验二的结果:a. 观察到浮标在水和油的交界面上发生折射,并改变方向。
b. 浮标从水进入油时,向竖直方向移动。
而从油进入水时,向水平方向移动。
c. 光在两种介质中传播速度的差异导致了折射现象。
五、知识拓展与应用:1. 反射和折射是光的重要性质,广泛应用于日常生活和科学研究中。
2. 光的反射可以用于制造镜子、照明设备等。
3. 光的折射可以解释光线在大气中的传播和在水下的视觉效果。
4. 光的反射和折射现象也是光学器件的基础。
六、实验总结:通过本实验的观察和记录,我们对光的反射与折射有了更深入的理解。
光的折射教案(优秀10篇)

光的折射教案(优秀10篇)《光的折射》教案篇一目的要求1、通过本课教学使学生了解光的反射和折射现象。
2、培养学生的实验能力(初步学会做不同颜色物体反光不同的实验和光的折射实验)和演绎惟理能力(根据光反射的一般规律,解释一些光反射现象)。
课前准备教师准备:1、分组实验材料:白色纸屏,红、黄、蓝、绿、黑、白色的纸,玻璃杯(周围贴一半自一半黑的纸,在涂黑部分竖着开一条直缝),电筒,烧杯,水。
2、挂图或投影片:光的反射、折射3、学生准备铅笔。
教学过程导入新课谈话:我们在一年级曾经研究过镜子,镜子有什么作用?学习新课1、指导学生认识光的反射(1)谈话:还有哪些物体能像镜子一样反光?(2)实验:试一试,各种学习用品,哪个能像镜子一样反光?(3)出示挂图或投影片:光的反射。
(4)讲述:光照到物体表面,被物体挡住,改变了原来传播的方向,反回去了。
这种现象叫做光的反射。
各种物体都能反光,反光情况不同。
像镜子这样表面非常平的物体,能把照射的光集中反射到一个方向,因此看起来表面是亮晃晃的。
表面不平的物体也能反光,但反射光是分散的,向着各个方向,看起来表面不是亮晃晃的。
不同物体的反光还有其他的不同。
2、指导学生认识不同颜色的物体反光不同(1)讲述:下面我们来研究一下,不同颜色的物体反光是否相同。
方法是:将白色的纸屏立在向阳的桌上,分别用红、黄、蓝、绿等不同颜色的电光纸对着阳光,使光反射到纸屏上。
观察它们反射的光有什么不同?(2)学生分组实验。
(3)汇报实验结果。
(4)讨论:实验结果说明什么?(5)教师小结:通过以上研究可以知道,不同颜色的物体反射的光颜色不同,红颜色的物体反射红光,绿颜色的物体反射绿光……(6)指导学生填写课文中这个问题的空白。
3、指导学生认识白色的物体比黑色的物体反光能力强(1)讲述:我们再来研究白色的物体和黑色的物体反光有什么不同。
方法是:把书打开,立在桌上,使有字的书页背光。
试一试,能否借助白纸反射的光把书照亮?再换用黑纸做实验,能不能把书照亮?(2)学生分组实验。
光的折射反射初中教案

光的折射反射初中教案一、教学目标1. 让学生了解光的折射和反射现象,知道两种现象的异同。
2. 使学生掌握折射和反射的规律,能够运用相关公式进行分析。
3. 培养学生通过实验观察、分析问题、解决问题的能力。
4. 提高学生对光学知识的兴趣,培养其创新意识和实践能力。
二、教学内容1. 光的折射现象:折射规律、折射率、光路可逆性。
2. 光的反射现象:反射规律、反射系数、光路可逆性。
3. 实验操作:折射实验、反射实验。
三、教学重点与难点1. 重点:光的折射与反射规律,实验操作。
2. 难点:折射率的概念及计算,反射系数的求解。
四、教学方法1. 采用问题驱动法,引导学生思考光的折射与反射现象。
2. 利用实验演示,让学生直观地了解光的传播规律。
3. 运用对比分析法,帮助学生掌握折射与反射的异同。
4. 采用小组讨论法,培养学生的团队协作能力。
五、教学过程1. 导入:通过日常生活中的实例,如筷子变弯、水面成像等,引发学生对光的折射与反射现象的兴趣。
2. 讲解:介绍光的折射与反射的基本概念、规律及公式。
3. 实验演示:进行折射实验和反射实验,让学生观察并记录实验现象。
4. 分析与讨论:引导学生分析实验现象,总结折射与反射的规律。
5. 练习:让学生运用所学知识,解答有关折射与反射的问题。
6. 总结:对本节课的内容进行归纳,强调光的折射与反射在生活中的应用。
七、课后作业1. 复习光的折射与反射的基本概念、规律及公式。
2. 完成课后练习题,巩固所学知识。
3. 观察生活中的光的折射与反射现象,并加以解释。
通过以上教学设计,希望能帮助学生更好地掌握光的折射与反射知识,提高其对物理学的兴趣和热情。
在实际教学过程中,教师还需根据学生的实际情况进行调整,以达到最佳教学效果。
初中物理实验光的反射和折射教案

初中物理实验光的反射和折射教案实验目的:通过实验观察光的反射和折射现象,了解光的传播规律。
实验原理:1. 光的反射:光在遇到不同介质的界面时,会发生反射。
根据光的法线和入射角度之间的关系,可以得出反射角度等于入射角度的规律。
2. 光的折射:光从一种介质射入到另一种介质时,会产生折射现象。
根据光的法线、入射角度和折射角度之间的关系,可以得出入射角度与折射角度之间满足折射定律的规律。
实验材料:1. 光源2. 直尺3. 白纸4. 透明玻璃板5. 毛玻璃6. 斜面镜实验步骤:1. 光的反射实验:a. 将光源放在实验桌上,调整至适宜的位置。
b. 在光源的正前方放置一张白纸,作为接收光线的面。
c. 将直尺竖直插入白纸上方,作为光线入射的界面。
d. 在直尺上滑动,观察光线入射和反射的现象,并记录下相关数据。
e. 根据数据计算光的入射角度和反射角度,并验证反射定律。
2. 光的折射实验:a. 将光源放在实验桌上,调整至适宜的位置。
b. 将透明玻璃板竖直支起,作为光线的传播介质。
c. 在透明玻璃板上方放置一张白纸,作为接收光线的面。
d. 用直尺将光线引射入透明玻璃板,观察光线折射的现象,并记录下相关数据。
e. 根据数据计算光的入射角度、折射角度和折射率,并验证折射定律。
3. 光的反射和折射在实际生活中的应用:a. 请同学们思考并讨论光的反射和折射在日常生活中的应用,并写下自己的观点。
b. 引导同学们思考凸透镜、凹透镜、平面镜等光学工具的实际应用,并提出问题进行讨论。
实验结果及分析:根据同学们观察和实验数据的记录,可以得出光的反射和折射的规律,并验证了反射定律和折射定律。
同学们可以发现,光的反射和折射是光的传播过程中普遍存在的现象,也是许多光学器件和光学技术的基础。
实验总结:通过这次实验,同学们对光的反射和折射有了更加深入的理解。
实验中他们观察到了光的入射角度和反射角度之间的关系,以及入射角度和折射角度之间满足折射定律的规律。
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光的反射与折射教学设计一、教材分析本节课是光学的第一小节,首先介绍了光学的发展史,然后在初中所学知识的基础上直接给出了光的反射定律和光的折射定律。
本小节重点应放在折射定律的得出过程以及对光的折射率的理解。
光的折射定律是几何光学的三大基本规律之一(另外两个规律是光的直线传播规律和光的反射定律),是研究几何光学的重要法宝。
高中阶段只研究在两种介质中并且其中一种介质是空气的两界面间的折射情况及所遵循的规律。
在应用时,一定要注意作图.突出几何的特点。
二、学生分析学生在初中已经学过光的反射和折射,但没有深入学习过光的折射所遵循的定量关系。
学生已具备一定的实验操作技能,对物理学的研究方法已有一定的了解,在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定提高。
对于本节课的教学中学生可能会出现的思维障碍与困惑是:因为,所以入射角的正弦与折射角的正弦之比都大于1。
要解决这个问题,比较好的办法是通过实验让学生切身感受到在光的折射现象里,光路是可逆的,当光由介质射入空气时入射角的正弦与折射角的正弦之比反而小于1。
三、教学目标(一)知识与技能1、知道光在反射与折射时光路是可逆的,并能解释与处理相关的问题2、掌握光的反射定律与折射定律;知道折射率(指绝对折射率)的定义及其与光速的关系,并能用来进行计算(二)过程与方法通过实验、讨论及教师的引导,理解折射定律、并知道折射光路是可逆的,并能解释光现象和计算有关的问题;经历测定玻璃折射率的实验,体会其中蕴含的实验方法。
(三)情感态度与价值观通过生活中大量的折射现象的分析,激发学生学习物理知识的热情,并正确认识生活中的自然现象,树立正确的世界观.四、教学重点与难点分析教学重点:重点是光的折射定律、折射率教学难点:如何利用折射定律,折射率与光速的关系,以及光路可逆的知识解决相关问题。
【教学过程】(一)提出问题,引入新课实验演示:将激光演示仪接通电源,暂不打开开关,将烟雾发生器点燃置入光的折射演示器中,将半圆柱透明玻璃放入对应的位置.打开开关,将激光管点燃,让一束激光照在半圆柱透明玻璃的平面上,让光线垂直于平面过圆心入射(沿法线入射),观察光从空气射到空气与玻璃的分界面时,发生什么现象?生观察并回答:一部分光返回到空气中去(反射光),另一部分光会进入到玻璃中去,但传播方向与入射光的传播方向相比,发生偏折。
师强调:一、光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时,一部分光会返回到第1种介质,这种现象叫光的反射。
另一部分光会进入第2种介质的现象,叫做光的折射。
复习光的反射定律及反射光路可逆知识。
二、光的反射定律:1、反射光线、入射光线、法线在同一平面内.反射光线,入射光线在法线两侧2、反射角等于入射角.在反射现象中,光路是可逆的.师:从刚才的复习可知,我们在初中对于反射的了解已经非常到位了,但对于折射,还只是知道了一些定性的规律,如: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居在法线的两侧;当光从空气斜射入水或玻璃中时,折射角小于入射角;当光从水或玻璃斜射入空气中时,折射角大于入射角。
我们今天要定量地进行研究.(二)新课教学三、光的折射定律结合图2,复习入射角i 和折射角r 的概念。
1、入射角i :是入射光线与法线之间的夹角.折射角r :是折射光线与法线之间的夹角.演示:将光的激光演示仪接通电源,暂不打开开关,将烟雾发生器点燃置入光的折射演示器中,将半圆柱透明玻璃放入对应的位置.打开开关,将激光管点燃,让一束激光照在半圆柱透明玻璃的平面上,让光线垂直于平面过圆心入射(沿法线入射),观察折射情况:a .角度,b .明暗程度与入射光线进行对比.然后改变(增大)入射角进行记录,再次观察能量改变的情况.最后进行概括、归纳、小结.2、在两种介质的分界面上入射光线、反射光线、折射光线的能量分配.我们可以得出结论:随入射角的增大,反射光线的能量比例逐渐增加,而折射光线的能量比例逐渐减小。
在光的折射现象中,入射角与折射角间究竟有什么样的定量规律?原来在一千多年前,人们就开始在思考、探索这个问题。
根据历史记载,在探索光的折射规律的实践中,做出过重要贡献的科学家有托勒密、开普勒、斯涅尔、笛卡儿、费马、斯涅耳等人,他们研究的内容包括传播方向规律,传播速度规律、能量分配规律等等。
其中,在这方面成就最大的科学家是荷兰数学家斯涅耳。
本节课,我们主要学习他在研究传播方向与速度方面的成就——投影展示斯涅耳当年让光线从空气射入某种玻璃的实验过程中一组实验数据,让学生进行计算(用计算器)。
通过分析表中数据可以得出结论: 入射角的正弦跟折射角的正弦成正比.如果用n 来表示这个比例常数,就有这就是光的折射定律,也叫斯涅耳定律. (1621年,荷兰数学家斯涅耳在分析了大量数据后得出的入射角与折射角间的关系) 3、折射定律:(1)折射光线跟入射光线和界面的法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线两侧;(2)入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。
如果用n 表示这个比例常数,就有 21sin sin θθ= n12 演示:如果使光线逆着原来的折射光线到界面上,折射光线就逆着原来的入射光线射出,这就是说,在折射现象中光路也是可逆的.(在反射现象中,光路也是可逆的)4、折射光路是可逆的。
四、折射率光从一种已知介质1射入另一种已知介质2时,虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n ,但进一步的实验研究表明,折射定律中的比例常数n 并不是一个“万古不变”的常数,只要改变两种介质中的任何一种,n 将随之改变,如:空气到玻璃——1.50;空气到水——1.33;水到玻璃——1.13;…因此,这个比例常数只与两种介质的性质有关。
在实际应用中,遇到最多的情形是光从空气射入某种介质,或从某种介质射入空气,而空气对光的传播影响很小,可以按真空处理。
因此,以后我们只讨论光从真空射入介质的情形。
这时,常数n12可以简单地记为n 。
对于不同的介质来说,常数n 是不同的,它与介质有关,是一个反映介质光学性质的物理量。
在相同的入射角下,常数n 越大,光线从空气斜射入这种介质时偏折的角度越大。
――引入折射率的定义。
1、折射率n :光从真空射入某种介质发生折射时,入射角θ1的正弦与折射角θ2的正弦的比值n ,叫做这种介质的折射率。
物理意义:折射率是一个反映介质光学性质的物理量。
折射率n 越大,光线偏折越大每种透明介质的折射率都有一个固定值,下表展示了几种常见介质的折射率——入射角i(°) 折射角r(°) i/r sini/sinr 10 6.7 1.50 1.49 20 13.3 1.50 1.49 30 19.6 1.53 1.4940 25.2 1.59 1.5150 30.7 1.63 1.50 60 35.1 1.67 1.51 70 38.6 1.81 1.50 80 40.6 1.971.51从表中可以看出,空气的折射率非常接近于1 ,所以,我们可以把空气介质近似看成真空。
师:材料折射率的存在,不仅可以改变光的传播方向,还能改变光的传播速度。
光在介质中的传播速度v和真空中的光速c 、材料n之间有以下关系2、光的传播速度和折射率的关系:v = C / n。
(也可用惠更斯原理导出)鉴于真空之外的任何介质的折射率都大于1 ,所以,光在真空之外任何介质的传播速度都小于c 。
(三)知识运用1、提供以下实验器材:玻璃砖一块;白纸;木板;大头针;图钉;三角板;量角器;铅笔。
设计一实验测定所给玻璃砖的折射率。
(讨论时,可参考课本第48页的实验,说出实验原理并写出实验步骤)学生讨论,实验原理:如图1-67所示,要确定通过玻璃砖的折射光线,通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′D,就能求出折射光线OO′和折射角r。
再根据折射定律就可计算玻璃的折射率n=sini/sinr【实验步骤】(1)把白纸用图钉钉在木板上。
(2)在白纸上画一条直线a作为玻璃砖的上界面,画一条线段AO作为入射光线,并过O点画出界面a 的法线NN′。
(3)把长方形的玻璃砖放在白纸上,使它的一个长边跟a严格对齐,并画出玻璃砖的另一个长边a′。
(4)在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2。
(5)在玻璃砖的a′一侧竖直地插上大头针P3,调整眼睛观察的视线,要使P3恰好能挡住P1和P2在玻璃砖中的虚像。
(6)用同样的方法在玻璃砖的a′一侧再插上大头针P4、使P4能同时挡住P3本身和P1、P2的虚像。
(7)记下P3、P4的位置,移去玻璃砖和大头针。
过P3、P4引直线O′D与a′交于O′点,连接O、O′,OO′就是入射光AO在玻璃砖内的折射光线的方向。
入射角i=∠AON,折射角r=∠O′ON′。
(8)用量角器量出入射角i和折射角r。
(9)从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值,记入自己设计的表格里。
(10)用上面的方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°和75°时的折射角。
查出入射角和折射角的正弦值,把这些数据也记在表格里。
(11)计算出不同入射角时sini/sinr的值,比较一下,看它们是否接近一个常数。
求出几次实验中测出的sini/sinr的平均值,就是玻璃的折射率。
师:为了减小实验误差,要注意以下事项:(1)玻璃砖的折射面a、a′必须画准确,才能确定法线,准确地画出入射角和折射角。
(用手拿玻璃砖时,不能触摸光洁的光学面。
严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的两个折射面a、a′。
(2)实验过程中,玻璃砖在纸上的位置不可移动。
(3)大头针应竖直地插在白纸上,且玻璃砖每一侧的两枚大头针P1和P2间、P3和P4间的距离应尽量大一些,以减少确定光路方向时造成的误差。
(4)实验时入射角应适当地大些,以减小测量角度的误差;但入射角也不宜过大,否则在a′一侧要么看到P1、P2的像模糊不清,不便于插大头针P3、P4。
(5)玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5cm以上,若宽度太小,则测量误差较大。
2、光线从空气射入的介质中,反射光线恰好垂直于折射光线,则入射角约为多少?解:根据光的反射定律有入射角跟反射角相等,根据题意折射光线与反射光线垂直,即两光线的夹角为90°,则反射角与折射角互余,即,则.又根据折射率的定义式:所以:.3、如图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。
当桶内油的深度等于桶高的一半时,仍沿AB方向看去,恰好看到桶低上的点C,C、B两点距离d/4.求油的折射率和光在油中传播的速度。
五、同步练习1、人看到沉在水杯底的硬币,其实看到的是:()A、硬币的实像,其位置比硬币实际所在位置浅B、硬币的实体,其位置即硬币的实际位置C、硬币的虚像,但位置比硬币的实际位置浅D、硬币的虚像,其位置比硬币的实际位置深2、如图所示,在两束光的交点P前,放一块长方形的玻璃砖则交点位置:()A、不变B、向左C、向右D、可能向左、也可能向右,由光的颜色决定的3、光线以某一入射角从空气进入折射率为的玻璃中,折射光线与反射光线恰好垂直,则入射角等于( )A、30°B、45°C、60°D、80°4、光从某种介质射入空气中,入射角i从零开始逐渐增大时,折射角r也随之增大,下述说法正确的是()A、比值不变B、比值不变C、比值是一个大于1的常数D、比值是一个小于1的常数5、观察者看见太阳刚从地平线升起时,关于太阳位置的叙述正确的是()A、太阳位于地平线之上、B、太阳位于地平线之下C、太阳位于地平线D、大气密度不知,无法判断6、水的折射率等于 4 / 3,玻璃的折射率等于 3 / 2,光在水中的传播速度与在玻璃中的传播速度之比等于________.7、玻璃的折射率是1.50,水晶的折射率是1.55,让一块厚度为1cm的玻璃片与一块水晶片叠放在一起,若光线垂直射入时,通过它们所用时间相等,则水晶片厚度是______cm、8、如图示,有一长方形容器,高为30cm,宽为40cm,在容器的底部平放着一把长40cm的刻度尺。