《光的折射定律》

4. 特例：当入射角为0时，
A
折射角也为0（即光线垂直
入射时，不改变方向）与折
射定律并不矛盾。
sin0 = n sin0
N
O
空气
玻璃
N' B
二、折射率
1. 定义：物理学中把光从真空射入某
种介质发生折射时，入射角θ1的正
弦与折射角θ2的正弦之比n，叫做这
种介质的折射率。
sin i sin r
=n
2. 某种介质的折射率，等于光在真空
中的传播速度c跟光在这种介质中的
传播速度v之比
n=
c v
对不同的介质， 常数n是不同的， 例如：光从空 气射入水中， n=1.33；光从空 气射入玻璃， n=1.50。可见n 是一个反映介 质的光学性质 的物理量。
研究表明：光发 生折射的原因， 是光在不同的介 质中传播速度不 同
光在真空中的速度c大于光在任何介质中的速度v，所以
折射率的理解
对于折射率应从下面几个层次来理解———— 1、在光的折射现象中，折射角随着入射角
的变化而变化，而两角的正弦值之比是个常 数．
2、对于不同的介质，此常数的值是不同 的．n是一个反应介质光学性质的物理量
3、介质的折射率是由介质本身性质决定 的．它取决于光在介质中传播的速度．
4、介质的折射率反映了介质对光的偏折程 度。折射率越大，介质使光偏离原来传播方向 的程度就越大。
A
A
F
G
O
BC
BC D E
求出入射角和折射角的正弦！
A
A
F
G
O
BC
BC D E
解：折射角 AOF= ABG=450
OD=2CD 可知入射角COD的正弦
CD
1
sin COD =
=
CD2+OD2 5
油的折射率
sin n= sin
AOF = COD
1/ 1/
2 5
=
10 2
光在油中的传播速度
v=
c n
=
A
N
θ1 O
θ2
空气 玻璃
2.公式：
sinθ1 sinθ2
=n
N' B
n为比例常数
3.在百度文库射现象中光路可逆。
A
N
i O
r
空气 玻璃
N' B
A
N
i
O
r
空气 玻璃
N' B
sin i =n sin r
sin r sin i
= n'=
1 n
入射角的正弦跟折射角的正弦成正比， 上两种情况中比例常数互为倒数。
任何介质的折射率n都大于1，光从真空射入任何介质时，入
射角都大于折射角。而光从任何介质射入真空，入射角都小
于折射角。
A
N
iO
真空
玻
r
璃
N' B
A
N
iO
真空
r
玻 璃
N' B
sin i =n sin r
sin r sin i
= n'=
1 n
n玻璃对真空的折射率（即折射率）、n'真空对玻璃的折 射率。参见P71.
实验器材：
玻璃砖
白 纸、大头针若干、铅笔、 直尺、量角器
实验原理：
1、根据折射率的定义：
n sin i sin r
要测折射率， 必须知道与一个折
法线
射现象对应的折射
i=?
空气 角和入射角。
界面
r=?
玻璃
实验过程：
课堂练习2：用折射率为n的透明物 质做成内、外半径分别为a、b 空心 球，如图所示，球的内表面涂有完 全吸收光的物质，则当一平行光束 射向此球时，球吸收的光束的横截 面积多大（指光束进入空心球前的 横截面积）？
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,
视深h
实际深H度 折射率 n
例题1、如图所示，一储油桶，底面直径与 高均为d。当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的 某点B。当桶内油的深度等于桶高一半时，由点A沿AB方 向看去，看到桶底上的点C，两点C、B相距d/4。 求油的折射率和光在油中传播的速度。
1.9×108 m/s
应用 光的色散
1. 复色光在介质中由于折射率不同 而分解成单色光的现象，叫做光的 色散。
2. 光的色散现象说明： *白光实际上是由各种单色光组成的复色光。 *介质材料对不同色光的折射率不同。
色光 紫 靛 蓝
绿
黄
橙
折射率 1.532 1.528 1.519 1.517 1.514
光的折射定律
一、光的折射定律
认A
N
清
θ1
空气
折
O
玻璃
射
θ2
角
！
N' B
实验表明：折射角随着入射 角而改变，但是入射角跟折 射角之间究竟有什么定量的 关系呢？
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，经历了一千多年的时间。
公元140年，希腊天文学家托勒密认为，入射角θ1与折 射角θ2之间存在简单的正比关系。即θ1/ θ2=常数。
θ1 /θ2 1.50 1.50 1.53 1.59 1.63 1.71 1.81 1.97
sinθ1 /sinθ2
1.49 1.49 1.49 1.51 1.50 1.51 1.50 1.51
1.光的折射定律：
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。
几种介质的折射率
金刚石
2.42
二硫化碳 1.63
玻璃 1.5~1.9
水晶
1.55
岩盐 酒精 水 空气
1.55 1.38 1.33 1.00028
注意：
1.空气的折射率是1.00028，通常情况下认为光从空气射 入某种介质时入射角正弦与折射角正弦之比就是那种介 质的折射率。
2.密度大的介质，其折射率不一定大，因为密度和折 射率反映的物理性质是不同的。
红 1.513
*各种色光在同一种介质中传播的速度不同。
红光在介质中的速度比其他色光大，紫光在介质中 的速度最小，
请思考：用屏接收和用眼直接对着出射光看，看到的 光谱有没有区别？
看到的是虚像 红光在上面，紫光在下面。
红光在下面，紫光在上 面。 在粗略的讨论中可以忽略色散效 应。
自然界中的色散现象------虹、霓
应用3：
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
有大气，看到太阳更早 没有大气，将迟一些看到太阳
实验：测玻璃砖的折射率
问题： • 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？
直到1621年荷兰数学家斯涅耳才终于找到了入射角与折 射角之间的规律：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。 即sinθ1/sin θ2=常数
光由空气射入玻璃
光由空气射入玻璃时入射角与折射角的一组数据：
入射角θ1 100 200 300 400 500 600 700 800
折射角θ2 6.70 13.30 19.60 25.20 30.70 35.10 38.60 40.60