光的折射教学设计

光的折射教学设计

【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，并能用来实行计算

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相关的问题；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，并准确理解生活中的自然现象，树立准确的世界观．

【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，还仅仅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。

我们今天要定量地实行研究．

（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 ．明暗水准与入射光线实行对比．然后改变（增大）入射角实行记录，再次观察能量改变的情况．最后实行概括、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．我们能够得出结论：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。 i '

i 法线 平面

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，让学生实行计算(用计算器)。 通过度析表中数据能够得出结论： 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 2

1sin 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；…

所以，这个比例常数只与两种介质的性质相关。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，能够按真空处理。所以，以后我们只讨论光从真空射入介质的情形。这时，常数n12能够简单地记为n 。

对于不同的介质来说，常数n 是不同的，它与介质相关，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—— 几种介质的折射率

金刚石

2.42 岩盐 1.55 二硫化碳

1.63 酒精 1.36 玻璃

1.5~1.9 水 1.33 水晶 1.55 空气 1.00028

从表中能够看出，空气的折射率非常接近于1 ，所以，我们能够把空气介质近似看成真空。

师：材料折射率的存有，不但能够改变光的传播方向，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 。 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 1.49

40 25.2 1.59 1.51

50 30.7 1.63 1.50 60 35.1 1.67 1.51 70 38.6 1.81 1.50 80 40.6 1.97 1.51