13.1光的反射和折射

13.1光的反射和折射

第一节光的折射

教学目标：

（一）知识与技能

1.认识光的反射及折射现象，知道法线、入射角、反射角、折射角的含义

2.理解折

射定律，会用折射定律解释相关光现象和计算有关问题 3.理解折射率的概念，会测定玻

璃的折射率

（二）过程与方法

通过实验，理解光的折射定律。（三）情感、态度与价值观

通过本节内容的学习，能够认识和解释生活中的一些光现象，增强学习物理学的兴趣。教学重点：

折射定律的应用及折射率的测量。教学难点：

折射定律与光的可逆原理相结合的应用，特别是求解折射率。教学方法：

实验探究，计算机辅助教学教学用具：

激光光学演示器、激光手电、水槽、刻度盘、三角板、计算机、大屏幕、自制CAI课

件教学过程：

（一）引入新课

教师：初中我们学了光的反射定律，请同学们回忆一下。

学生：反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分别位于法

线的两侧，反射角等于入射角。且反射现象中，光路是可逆的。（课件演示：光的反射）

教师：今天我们学习光的另外一种现象，看小实验。

［小实验］让学生自己带水杯（最好都带快餐杯），筷子、铅笔、圆珠笔等，将筷子

插入水中，让学生观察水面处筷子形状的变化，水中的筷子是向上折了还

是向下折了；让学生向盛水的杯和无水的杯中分别投放硬币，观察水中的硬币看上去

是变浅了还是深了。

学生：插入水中的筷子，看上去好像在水面处折断了，且向上折；水中的硬币变浅了。

教师：如何解释上面的现象呢？下面我们就来学习光的折射及其规律，看究竟是怎样的情况。

（二）新课教学 1.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（半圆柱玻璃砖直面柱心正对入射光）

（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：转动光具盘以改变入射角，让前排学生读出几组入射角和反射角数据.两者相等.同时提醒学生注意.光具盘面是竖直的，在这个面上同时能看到反射光线和入射光线.说明两线共面，又因为法线也在这个面内.故三线共面.

（4）归纳反射定律：三线共面两角相等. （5）反射光路可逆 2.光的折射折射定律

师：光从空气射入玻璃这一介质时，传播方向发生了改变，我们把这种光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象，叫做光的折射。

[课件演示：光的折射]入射光线与法线间的夹角θ

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叫入射角，折射光线与

法相间的夹角θ2叫做折射角。教师引导学生复习初中学过的光的折射定律。

[多媒体辅助] 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于法线的两侧。

师：但是，入射角跟折射角之间究竟有什么关系呢？现在我们做实验看看。 [多媒体辅助] 介绍仪器特别是半圆形玻璃砖的直面是沿刻度盘的90°——90°刻度线放置的，当激光器发出的一束水平细光束有空气进入半圆形玻璃砖的

直面，即界面时，垂直直面的0°——0°刻度线为二者界面的法线。

[演示一]将半圆形玻璃砖放在适当位置，打开激光演示仪，让激光器发出的一束激光照在半圆形透明玻璃砖的直面上，改变入射角，让学生观察折射角、入射角的变化情况以及在两种介质的分界面上反射光线、折射光线的能量改变情况。

[多媒体辅助、由学生小结]随入射角的增大，折射角也增大，且反射光线的能量比例逐渐增大，折射光线的能量比例逐渐减小。

师：那么折射角是随入射角成正比例的增加，还是成平方、成平方根的增加，还是其

他关系，折射角与入射角之间确切的定量关系究竟是怎样的呢？下面我们看一组实验数据。

师：请同学们分析一下表中数据，θ1 、θ2间具有怎样的定量关系？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，则有sinθ1/ sinθ2=n12

师：这就是光的折射定律。对于折射现象，人类早在公元140年就进行了测量，直到1621年才有斯涅尔找到了折射角与入射角之间的这种定量关系。可见，发现或总结一个物理规律需要坚强的毅力和持之以恒的科学精神。因此，折射定律又叫斯涅尔定律。同学们

知道：“反射现象中光路是可逆的”，折射现象光路也可逆吗？

[演示二]让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光就会逆着原来的入射光

线发生折射。即：折射现象中光路是可逆的。

（课件演示：折射现象光路可逆） 2、折射率

师：光从空气射入玻璃中，入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数1.50，那么，当光从空气射入其他介质如水中时，这个比例常数还是1.50吗？下面我们用实验求

证一下。

[演示三]将刻度盘放入水槽中，加水恰好至90°线。入射光线要恰好通过中点O，记

录几组数据并处理。

师：可见，入射角的正弦与折射角的正弦之比仍是一个常数，但对水来说，这个常数

不是1.50而是1.33。如果换用金刚石，这个常数则为2.42。由此可见，这个常数是一个

与介质有关的量，介质不同这个常数不同。我们从比较表一、表二中的数据来看，在入射

角相同的情况下，常数大的折射角小，说明常数大的折射光线偏离原来入射光线的方向较大，我们也就可以说常数较大的这种介质对光线的偏折能力较大。而常数较小的，折射角

反而大，折射光线偏离原来入射光线的方向也就较小，说明介质对光线的偏折能力也小，

因此，这个常数反映了介质对光线的偏折能力，我们把这个常数定义为介质的折射率。

（真空射入其它介质）

物理意义：折射率是反映介质对光的偏折能力大小的物理量，是介质的光学性质，由

介质本身决定，与θ1 、θ2无关。

研究表明，光在不同介质中的传播速度不同。在介质中传播速度v与折射率的关系为