3光的折射解读

光的折射

教学目标

一、知识目标

1、知道折射定律的确切含义，并能用来解释有关光现象；；

2、知道折射光路是可逆的，并能用来处理有关问题；

3、知道折射率的定义及其与光速的关系，并能用来进行相关计算。

二、能力目标

会用折射定律解释自然界中出现的光的折射现象（如海市蜃楼、水中观像等），分析和处理相关问题。

三、德育目标

1、通过观察演示实验，培养学生的观察、概括能力，通过相关的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

广的折射定律、折射率的教学。

教学难点

光的折射定律和折射率公式的应用。

教学过程

一、引入

当光从一种介质进入另一种介质时，将发生反射和折射现象，光的折射现象，我们在初中也已经初步了解，上一节我们学习了光的反射，现在我们讨论光的折射．

二、新课教学

（一）、光的折射

1、定义:光由一种介质进入另一种介质或在同一种不均匀介质中传播时,方向发生偏折

的现象叫做光的折射。

2、图示:如图所示,AO为入射光线,O为入射点,

OB为反射光线,OC为折射光线.

1)、入射角:入射光线与法线间的夹角i叫做入射角.

2)、折射角:折射光线与法线间的夹角r叫做折射角.

3、折射定律:

内容: 折射光线、入射光线、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．

入射角的正弦与折射角的正弦成正比,即

这就是光的折射定律,也称斯涅尔定律（斯涅尔是荷兰数学家）

（二）、光路的可逆性

在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。

当光由空气进入玻璃，发生折射现象时，如图1中光路反向，

有：r i

sin sin =n>1,故i ＞r 。

即当光由真空或空气进入其它介质时，入射角大于折射率。当一束光沿CO 入射时，其中一部分光将沿AO 折射。所以光从某种介质射入真空或空气时，折射角大于入射角。 （三）、相对折射率与绝对折射率 1、相对折射率:光从一种介质斜射入第二种介质发生折射时,入射角i 的正弦与折射角r 的正弦之比,对于给定的两种介质来说是一个常数,用21n 表示,21n r

i

sin sin =

。常数21

n 称为第二种介质对第一种介质的相对折射率。

2、绝对折射率:任意一种介质对真空的相对折射率称为这种介质的绝对折射率,简称这种介质的折射率,用n 表示.通常说某种介质的折射率即是指它的绝对折射率,也就是它对真空的相对折射率.

3、相对折射率与绝对折射率的关系:

实验表明:第二种介质对第一种介质的相对折射率等于光在第一种介质中的传播速度V 1与光在第二种介质中的传播速度V 2之比,即21n 2

1V V =.

由此可得某种介质的折射率V

C n =

,C 为真空中的光速。进而可得:

21n

21V V =21/V C V C =1

2

n n =,即第二种介质对第一种介质的相对折射率等于第二种介质的

绝对折率与第一种介质的绝对折射率之比。

光在任何介质中的速度都小于光在真空中的速度，即V ＜C ，所以任何介质的折射率

n=V C 都大于1。

光在空气中的速度与光在真空中的速度相差很小，故空气的折射率n=V C

1≈。若把

真空也看作一种介质,则真空的折射率为1=n 。

例1 图1所示的是一束光线穿过透明媒质I 、II （空气）、III 的光路，从图中可知（ ） A 、III 介质的折射率最大 B 、II 介质中光的速度最大 C 、光在III 介质中波长最短

D 、光在II 、III 介质分界面不可能发生全反射

解析：由n 1sin45°=n 2sin60°=n 3sin35°和n=c/v=λ0/λ知，A 、B 、C 、D 都正确。

例2 如图所示，一储油桶底面直径与桶高均为d ．当桶内无油时，从某点A 恰能看到

桶底边缘上某点B ．当桶内油的深度等于桶高的一半时，在A 点沿AB 方向看去，

看到桶底上的C 点，C 、B 相距d/4．由此可得油的折射率

．

解析：依题所述的情境，可知A、B与桶的右上边缘位于同一直线上，储半桶油后，则C点发出光经折射后的折射光线反向延长线过B点，如图所示．

由题中给出的几何关系，可得．

说明：光线发生偏折，是因为两介质传光速度v不同，或说折射率n不同．这是同一物理过程从不同角度描述的方式．本题还可以求出光在油中传播的速度

（四）、视深和视高

1、视深公式:

如图2所示，一个物点位于折射率为n的介质中

h

深处，当在介质界面正上方观察时，物体的视深为：

n

h

h0

=

略证：根据光路可逆和折射定律：

r

i

n

sin

sin

=

一般瞳孔的线度d=2～3毫米，因此i和r 都非常

小，则

h

a

i

i=

≈tan

sin,

tan

sin

h

a

r

r=

≈。

故有

h

h

r

i

n0

sin

sin

=

=

可见：视深比实深小。

2、视高公式:

如果从折射率为n的介质中，观察正上方距液面高为

h的物点，则视高为

nh

h=

α

α

γ

γ

O

A

S

S,

h,

h

图2