高中光的折射教案

第十七章　光的傳播（二、光的折射）。

【教學(xué)目的】

1．復(fù)習(xí)光的反射定律，掌握光的折射定律的準(zhǔn)確內(nèi)涵

2．掌握介質(zhì)的折射率的概念、物理意義

3．了解介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系

【教學(xué)重點(diǎn)】

光的折射定律、折射率

【教學(xué)難點(diǎn)】

如何利用折射定律，以及光路可逆的知識解決相關(guān)問題

【教學(xué)過程】

復(fù)習(xí)引入

復(fù)習(xí)提問1：光做直線傳播的條件是什么？

學(xué)生：在同種、均勻介質(zhì)種傳播。

復(fù)習(xí)提問2：當(dāng)從一種介質(zhì)到達(dá)另一種介質(zhì)的分界面時，會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？

學(xué)生：反射和折射。

復(fù)習(xí)提問3：根據(jù)我們初中所學(xué)，反射和折射分別有什么樣的規(guī)律？

學(xué)生：作答…

師生共同完善、豐富反射定律（結(jié)合圖1，抓“兩側(cè)”、“共面”、“相等”）；復(fù)習(xí)反射光路可逆知識。

引入：從剛才的復(fù)習(xí)可知，我們在初中對于反射的了解已經(jīng)非常到位了，但對于折射，還只是知道了一些定性的規(guī)律。那么，關(guān)于折射的定量規(guī)律究竟怎樣呢？

一光的折射定律

結(jié)合圖2，復(fù)習(xí)入射角θ1和折射角θ2的概念。

關(guān)于光的折射，究竟有什么樣的定量規(guī)律？原來在一千多年前，人們就開始在思考、探索這個問題。根據(jù)歷史記載，在探索光的折射規(guī)律的實踐中，做出過重要貢獻(xiàn)的有托勒密、開普勒、斯涅爾、笛卡兒、費(fèi)馬等人，他們研究的內(nèi)容包括傳播方向規(guī)律，傳播速度規(guī)律、能量分配規(guī)律等等。本節(jié)課，我們主要介紹他們在研究傳播方向與速度方面的成就──

公元140年，古希臘天文學(xué)家托勒密通過實驗得到：

A．折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)；

B．折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)；

C．折射角正比于入射角。

（托勒密的實驗數(shù)據(jù)記錄非常詳細(xì)、準(zhǔn)確，只可惜欠缺數(shù)學(xué)眼光，致使結(jié)論的總結(jié)出現(xiàn)錯誤。而這個看來僅僅一步之遙的距離卻又使人類經(jīng)歷了一千五百多年的探索?。?/p>

1611年，德國天文學(xué)家開普勒出版《折光學(xué)》一書，闡述了他對大氣折射研究的成果；開普勒根據(jù)他自己總結(jié)的折射原理制成勒開普勒望遠(yuǎn)鏡，最早地開辟了光的折射在應(yīng)用領(lǐng)域的先河。

（開普勒的具體“規(guī)律”若何，記載不詳…）

1622年，荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳經(jīng)過進(jìn)一步的實驗，并在借鑒前人觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上總結(jié)出現(xiàn)在的折射定律──

1．折射定律：折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)；入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。如果用n表示這個比例常數(shù)，就有

=n

實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，我們很希望通過自己的實驗來驗證斯涅耳的折射定律，但由于條件所限，今天只能“略過”。下表展示了人們經(jīng)過精確測量后，得出的光線從空氣射入玻璃時相關(guān)數(shù)據(jù)，我們可以看出：①在小角度情形下托勒密結(jié)論的“正確性”；②在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，斯涅耳定律的廣泛正確性。

入射角θ1(°)

折射角θ2(°)

θ1/θ2

sinθ1/sinθ2

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

1.71

1.51

70

38.6

1.81

1.50

80

40.6

1.97

1.51

斯涅耳的折射定律并非完全沒有受到挑戰(zhàn)──

1637年，法國哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家笛卡兒出版《屈光學(xué)》一書，認(rèn)為光的傳播可以用網(wǎng)球在兩種介質(zhì)分界面上運(yùn)動來模擬反射、折射和全反射，并假定平行于界面的速度分量不變，導(dǎo)出“sini/sinr=常數(shù)；光線在光密介質(zhì)中傳播速度較大”的折射定律。

（笛卡兒的折射規(guī)律是一種純理論的推測，盡管有正弦之比等于常數(shù)的結(jié)論，但他認(rèn)為光從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)時折射角較大，傳播速度也會更大，這兩個定性結(jié)論都是錯誤的。）

1661年，法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家費(fèi)馬起來批駁笛卡兒的理論，他用的也是純理論的方法──光程最短法。這是一個在現(xiàn)代光學(xué)中普遍適用的理論，盡管在當(dāng)時還不是能夠很好的被人們接受，但費(fèi)馬證明的結(jié)果，認(rèn)為斯涅耳的結(jié)論是正確。

啟發(fā)：請同學(xué)們比較一下折射定律和反射定律，它們有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？

學(xué)生：“兩側(cè)”、“共面”是相同的，角度關(guān)系是不同的。

其實，這兩個定律還有一個共同點(diǎn)，人們研究發(fā)現(xiàn)，（參看圖2）當(dāng)光線沿BO方向入射，那么它的折射方向?qū)⒀豋A方向，也就是說──

2．折射光路是可逆的。

這一點(diǎn)，在折射定律的應(yīng)用中常常起到非常重要的作用。

過渡：斯涅耳的折射定律中出現(xiàn)了一個比例常數(shù)n，這個常數(shù)是相對不變的還是“萬古不變”的呢？

二折射率

進(jìn)一步的實驗研究表明，折射定律中的比例常數(shù)n并不是一個“萬古不變”的的常數(shù)，只要改變兩種介質(zhì)中的任何一種，n將隨之改變。

下面是幾個折射情形的n值展示：空氣到玻璃──1.50；空氣到水──1.33；水到玻璃──1.13；…

為了探討這個常數(shù)的規(guī)律，人們先將一種介質(zhì)定下來，那么，n就只和另一種介質(zhì)相關(guān)了。譬如，我們將入射空間的介質(zhì)定下來，而且規(guī)定為一種最簡單的介質(zhì)──真空，那么

1．折射率：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角θ1的正弦與折射角θ2的正弦的比值n，叫做這種介質(zhì)的折射率。

從折射定律不難得出，真空自身作為一種介質(zhì)，它的折射率為多少？

學(xué)生：為1

每種透明介質(zhì)的折射率都有一個固定值，下表展示了幾種常見介質(zhì)的折射率──

幾種介質(zhì)的折射率

金剛石

2.42

巖鹽

1.55

二硫化碳【289A.COM 生日祝福語網(wǎng)】

1.63

酒精

1.36

玻璃

1.5~1.9

水

1.33

水晶

1.55

空氣

1.00028

從表中可以看出，空氣的折射率非常接近于1，所以，我們常常將空氣介質(zhì)近似看成真空。

由折射定律可以得出，對于相同入射角θ1，n越大時，折射角θ2會怎樣？

學(xué)生：越小。

對應(yīng)光的偏折量大，還是小？

學(xué)生：大。

n大，光線偏折越厲害。所以──

物理意義：折射率n是表明材料對光線偏折能力大小的物理量。

材料折射率的存在，不僅可以改變光的傳播方向，還能改變光的傳播速度。光在介質(zhì)中的傳播速度v和真空中的光速c、材料n之間有以下關(guān)系

2．光的傳播速度和折射率的關(guān)系：v=

鑒于真空之外的任何介質(zhì)的折射率都大于1，所以，光在真空之外任何介質(zhì)的傳播速度都小于c。

而且，從上式不難發(fā)現(xiàn)，光在介質(zhì)中的速度規(guī)律與光的入射方向并沒有什么關(guān)系，這和方向規(guī)律是略有不同的（折射定律中規(guī)定“斜射”，這里就沒有必要了）。

了解了光的折射的方向規(guī)律和速度規(guī)律，下面做一個應(yīng)用──

三小結(jié)

本節(jié)課，我們復(fù)習(xí)了光的反射定律，定量地介紹了關(guān)于光的折射的方向規(guī)律和傳播速度規(guī)律，并闡述了折射率的物理意義。對于光的折射，其實除了方向和傳播速度規(guī)律外，還有能量、振動面的規(guī)律、位相的規(guī)律等等。

四作業(yè)布置

相關(guān)閱讀

第十七章　光的傳播（三、全反射）

【教學(xué)目的】

1．全反射現(xiàn)象及其發(fā)生條件

2．臨界角的計算

3．全反射的應(yīng)用

【教學(xué)重點(diǎn)】

全反射現(xiàn)象及其發(fā)生條件

【教學(xué)難點(diǎn)】

綜合光路可逆知識和三角函數(shù)常識求解臨界角、理解發(fā)生全反射的條件

【教學(xué)難點(diǎn)】

激光器、半圓形玻璃磚、模擬光導(dǎo)纖維

【教學(xué)過程】

復(fù)習(xí)引入

復(fù)習(xí)啟發(fā)：我們才作過“測定玻璃折射率”的實驗，請同學(xué)們回憶一下，當(dāng)入射角非常接近90°時，我們做實驗觀察時有什么感覺？

學(xué)生：比較難以看清P1和P2兩顆針。

為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？還是讓我們回到相關(guān)的物理學(xué)史。原來，物理學(xué)家們在探討光的折射的方向規(guī)律時，也探討過能量分配的規(guī)律。下表是斯涅爾測量的、光線從空氣射入玻璃界面時，反射光和折射光的能量分配情況──

入射角

入射光線能量為(100％)

反射光線能量

折射光線能量

0°

100％

4.7％

95.3％

30°

100％

4.9％

95.1％

60°

100％

9.8％

90.2％

80°

100％

39％

61％

90°

100％

100％

0％

從這個表格的數(shù)據(jù)，同學(xué)們可以發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？

學(xué)生：隨著入射角的增大，反射光的能量分配加大，而折射光的能量分配減小。

事實上，這種能量的分配情況在交換介質(zhì)之后，還會出現(xiàn)更加有趣的情形──

一全反射

為了方便表達(dá)全反射的規(guī)律，這里先介紹兩個新的名詞──

1．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)

光疏介質(zhì)：兩種介質(zhì)中折射率較小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì)。

光密介質(zhì)：兩種介質(zhì)中折射率較大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì)。

很顯然，這是一個通過相互比較得出的概念，所以沒有絕對的光疏介質(zhì)和絕對的光密介質(zhì)。

示例：水和空氣比較；水和金剛石比較…

提問1：光線從光疏介質(zhì)傳播到光密介質(zhì)比較，傳播速度會怎樣變化？

學(xué)生：v疏＞v密

提問2：光線從光疏介質(zhì)傳播到光密介質(zhì)比較，傳播方向有什么規(guī)律？

學(xué)生：折射角小于入射角。（反之，折射角大于入射角。）

提問3：光密介質(zhì)的密度是不是一定比光疏介質(zhì)大？

學(xué)生：查“幾種介質(zhì)的折射率”表格，再做結(jié)論。

很顯然，光疏和光密是相對光的傳播而言，而與物質(zhì)的密度沒有必然聯(lián)系。

過渡：剛才我們已經(jīng)總結(jié)過了，光線從光密介質(zhì)傳播到光疏介質(zhì)時，折射角總是大于入射角的，而當(dāng)入射角增大時，反射角也會同時增大，這時，哪一個角先趨近90°呢？

學(xué)生：折射角。

趨近90°后，折射光線又怎樣傳播呢？

下面看實驗演示──

演示：光的全反射實驗

提請學(xué)生觀察：a．反射光和折射光的強(qiáng)度變化；b．折射光的方向變化

提問：在強(qiáng)度方面，斯涅爾的研究是不是得到重現(xiàn)？

學(xué)生：是的。

啟發(fā)：入射角增大到一定的角度后，折射光還存不存在？

2．全反射：：當(dāng)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角。當(dāng)入射角增大到某一角度時，折射角等于900，此時，折射光完全消失，入射光全部反回原來的介質(zhì)中，這種現(xiàn)象叫做全反射。

全反射的物理意義：折射光的能量為零，入射光的能量全部等于反射光。

全反射的數(shù)學(xué)意義：我們看一種簡單的全反射情形──某介質(zhì)（折射率為n）到真空（或空氣）。為了應(yīng)用已經(jīng)學(xué)過的折射定律，我們先假設(shè)它的可逆光路（參看圖1）……然后，不難得出

參照=，即sinθ2=nsinθ1，顯然，當(dāng)θ1足夠大時，會出現(xiàn)sinθ2＞1，θ2無解。

很顯然，θ2有解和無解的臨界情形是θ2=90°，此時θ1=arcsin

3．臨界角：為了顯示這個角的特殊意義，我們給它一個特定的字母C，并將它稱為臨界角。

即C=arcsin

有了臨界角C，我們就不難總結(jié)出全反射的條件──

當(dāng)入射角i≥C時，發(fā)生全反射形象，若入射角i＜C時，則不發(fā)生全反射，既有反射又有折射形象。

那么，臨界角的物理意義又是什么呢？當(dāng)光線以相同的入射角從不同的介質(zhì)射入真空（或空氣），臨界角大的介質(zhì)容易發(fā)生全反射還是臨界角小的介質(zhì)容易發(fā)生全反射？

學(xué)生：臨界角小的。

那么，請同學(xué)們查一查“幾種介質(zhì)的折射率”表格，當(dāng)光線從這些介質(zhì)中射入真空（或空氣），最容易發(fā)生全反射的介質(zhì)是什么？

學(xué)生：金剛石。

事實上，鉆石的璀璨、神秘的光芒正是由于光線在其中發(fā)生多次全反射的結(jié)果。此外，玻璃中的氣泡顯得特別明亮、露珠顯得幽暗，這些都是全反射造成的。

過渡：人們研究全反射，除了解釋一些物理現(xiàn)象外，還有什么別的價值嗎？

二光導(dǎo)纖維

光導(dǎo)纖維簡稱光纖，我們常聽到的“光纖通信”就是利用的光線在光纖中的全反射原理。光線在光纖中是怎樣發(fā)生全反射的呢？我們先看一個實驗──

演示：光線在“模擬光纖”中的全反射。

提請學(xué)生觀察：a．玻璃棒周圍有沒有光線射出；b．從玻璃棒末端射出的光強(qiáng)度和沒有插玻璃棒時，光線從小孔射出時的強(qiáng)度。

總結(jié)：玻璃棒的側(cè)面幾乎沒有光線射出；玻璃棒幾乎“導(dǎo)出”的小空中所有光的能量。

形成這一現(xiàn)象的原因是什么呢？

師生共同作圖分析…見圖2。

啟發(fā)：如果讓這根玻璃棒繼續(xù)彎曲下去──成為很多圈，以上的這種性質(zhì)會改變嗎？

學(xué)生：不會。

思考啟發(fā)：如果將玻璃棒的彎曲程度加大，以上的這種性質(zhì)會改變嗎？

學(xué)生：會（在圖2中的2處和4處可能不滿足全反射的條件…）。

但是，在彎曲程度加大的前提下，同時將玻璃棒做的很細(xì)，以上的狀況會有所改善嗎？

學(xué)生：交流、作圖…得出結(jié)論（會）。

我們都知道玻璃本來是非常堅硬的，但是有一種特制的玻璃絲，卻可以做的非常柔軟、非常細(xì)。現(xiàn)在，我們將這樣的多根玻璃纖維捆綁成一束，然后，將首端的光照情況遵循某種規(guī)律，如圖3，則在纖維束的末端，會出現(xiàn)什么情況？

學(xué)生：呈現(xiàn)首端一樣的規(guī)律。

同學(xué)們，這就是光導(dǎo)纖維傳遞信息的基本原理。

在傳遞信息的手段中，我們已經(jīng)學(xué)過了機(jī)械傳送、機(jī)械波傳遞、有限電流傳遞、無線電波傳輸?shù)鹊取，F(xiàn)在又出現(xiàn)一個光線傳輸，光纖傳輸有什么樣的特點(diǎn)呢？

1．一維傳輸。能流密度不變；

2．作為電磁波，波段特別，抗干擾性強(qiáng)；

光導(dǎo)纖維應(yīng)用的領(lǐng)域：醫(yī)療、通信…

學(xué)生：光導(dǎo)纖維的前沿知識閱讀…

〖例題〗在水中的魚看來，水面上和岸上的所有景物，都出現(xiàn)在頂角約為97.6°的倒立錐面里（如圖4所示），為什么？

分析：本題是一個全反射的逆向應(yīng)用。根據(jù)水的折射率，不難求出光線從水射入空氣的臨界角，而這個臨界光路的可逆光路事實上函蓋了水面上所有可能入射到水中的光線，所以…

解：水的臨界角C=arcsin=arcsin=48.8°

當(dāng)光線以90°的最大入射角射入水中時，折射角為C，故所有射入水中的光線的折射角均小于C，根據(jù)空間旋轉(zhuǎn)對稱，水面上所有的景物都落在頂角為2C=97.6°的錐面內(nèi)。

三小結(jié)

本節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了光的全反射現(xiàn)象及其規(guī)律。從物理的角度看，它是能量分配規(guī)律形成必然結(jié)果，從數(shù)學(xué)角度看，它是一般的折射定律在特定情形下“無解”的必然。要發(fā)生全反射，要滿足兩個條件：①從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，②入射角大于或等于臨界角。

全反射在科技領(lǐng)域的重要應(yīng)用是光纖，關(guān)于這方面的遷延知識大家可以從課外的資料、傳媒上去了解得更多一些。

四作業(yè)布置

光的折射學(xué)案

13.1光的折射

課前預(yù)習(xí)學(xué)案
一、預(yù)習(xí)目標(biāo)
預(yù)習(xí)“光的折射”實驗，了解折射定律的內(nèi)容，知道折射率是如何定義的。
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
1.反射及反射定律
（1）光的反射：光從一種介質(zhì)射到它與另一種介質(zhì)的______時，一部分光會返回到第一種介質(zhì)的現(xiàn)象。（2）反射定律：反射光線與入射光線、法線在______，反射光線與入射光線分別位于法線的______；反射角____入射角。
2、折射及折射定律
（1）光的折射:光從一種介質(zhì)照射到兩種介質(zhì)的________時，一部分光進(jìn)入另一種介質(zhì)的現(xiàn)象。
（2）折射定律：折射光線與入折射光線、法線處在________內(nèi)，折射光線與入折射光線分別位于_________的兩側(cè)，_________與折射角θ2的正弦成正比，即________=n12
（3）光路可逆性：在光的反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象中，光路都是_______的。
3、折射率：
（1）定義：光從_________射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角θ1的________與折射角θ2的________之比，叫該介質(zhì)的絕對折射率，簡稱折射率，用________表示。
（2）定義：n=_____。
（3）折射率與光速的關(guān)系：光在不同介質(zhì)中的________不同，且都________光在真空中的傳播速度；某種介質(zhì)的折射率等于光在________的速度與光在________的速度之比，即n=_____。

三、提出疑惑
同學(xué)們，通過你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中
疑惑點(diǎn)疑惑內(nèi)容

課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1．掌握光的反射及反射定律
2．掌握光的折射及折射定律
3．掌握介質(zhì)的折射率的概念，了解介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系。
二、學(xué)習(xí)過程
(一光的折射及折射定律
探究一：折射定律
(1)折射的定律的內(nèi)容是?

(2)有折射一定有反射嗎?

(3)有反射一定有折射嗎？

探究二：折射率
(1)折射率的定義及定義式是什么?

(2)折射率一定是大于1的嗎?

(二)測定玻璃磚的折射率
（1）實驗中式如何確定大頭針?biāo)摬宓奈恢玫模?/p>

（2）在測定玻璃的折射率時，大頭針距離插的應(yīng)近些還是遠(yuǎn)些？
(三)當(dāng)堂檢測
光線從空氣射向折射率n＝的玻璃表面，入射角為θ1，求：
（1）當(dāng)θ1＝45時，折射角多大？
（2）當(dāng)θ1多大時，反射光線和折射光線剛好垂直？

課后練習(xí)與提高
1．光的反射定律：__________、__________和法線在同一平面內(nèi)，并分居法線兩側(cè)，_______角等于___________角。
2．光的折射定律：________、_________和法線在同一平面內(nèi)，并分居法線兩側(cè)，________________與________________成正比。
3．某種介質(zhì)的折射率等于光在___________中的傳播速度c與光在____________中的傳播速度v的比值，即n=__________。
4．如圖所示，平面鏡AB水平放置，入射光線PO與AB夾角為30°，當(dāng)AB轉(zhuǎn)過20°角至A′B′位置時，下列說法正確的是()
A．入射角等于50°
B．入射光線與反射光線的夾角為80°
C．反射光線與平面鏡的夾角為40°D．反射光線與AB的夾角為60°
5．在平面鏡中看到的時鐘鐘面的像如圖所示，則此時鐘所指的時刻為()
A．9∶20B．3∶40C．2∶40D．4∶50

6．如圖所示是發(fā)生日食的示意圖，則人在圖示的哪個地方能看到日環(huán)食()
A．Ⅰ處B．Ⅱ處C．Ⅲ處D．均觀察不到
7．關(guān)于光的反射與折射現(xiàn)象，下列說法正確的是()
A．光發(fā)生反射時，光的傳播方向一定改變
B．光發(fā)生反射時，光的傳播方向可能偏轉(zhuǎn)90°
C．光發(fā)生折射時，一定伴隨著反射
D．光發(fā)生折射時，光的傳播方向可能偏轉(zhuǎn)90°
8．一束光從空氣射入某種透明液體，入射角40°，在界面上光的一部分被反射，另一部分被折射，則反射光線與折射光線的夾角是()
A．小于40°B．在40°與50°之間C．大于140°D．在100°與140°與間
9．光線從空氣射向玻璃磚，當(dāng)入射光線與玻璃磚表面成30°角時，折射光線與反射光線恰好垂直，則此玻璃磚的折射率為()
A．B．C．D．
10．一束光由空氣入射入某介質(zhì)，入射角為60°，其折射光線恰好與反射光線垂直，則光在該介質(zhì)中的傳播速度為()
A．×108m/sB．×108m/sC．×108m/sD．×108m/s
11．由某種透明物體制成的等腰直角棱鏡ABO，兩腰都為16cm，且兩腰與Ox和Oy軸都重合，如圖所示，從BO邊的C點(diǎn)注視A棱，發(fā)現(xiàn)A棱的位置在D點(diǎn)，在C、D兩點(diǎn)插上大頭針，測出C點(diǎn)的坐標(biāo)為(0，12)，D點(diǎn)的坐標(biāo)為(9，0)，則該透明物質(zhì)的折射率為()
A．n＝B．n＝C．n＝D．n＝
12．如圖所示AB為一直立的平面鏡，P1P2是水平放置的米尺（有刻度的一面朝著平面鏡），MN是屏，三者互相平行。屏MN上的ab表示一條豎直的縫（即a、b之間是透光的），某人眼睛緊貼米尺上的小孔S（其位置見圖），可通過平面鏡看到米尺的一部分刻度。試在本題的圖上用三角板作圖求出可看到的部位，并在P1P2上把這部分涂以標(biāo)志。

13．為了測定水的折射率，某同學(xué)將一個高32cm，底面直徑24cm的圓筒內(nèi)注滿水，如圖所示，這時從P點(diǎn)恰能看到筒底的A點(diǎn)．把水倒掉后仍放在原處，這時再從P點(diǎn)觀察只能看到B點(diǎn)，B點(diǎn)和C點(diǎn)的距離為18cm．由以上數(shù)據(jù)計算得水的折射率為多少?

【典型例題】
（1）300（2）arctan

1光的發(fā)射和折射
1、反射光線，入射光線，入射，反射2、折射光線，入射光線，入射角的正弦，折射角的正弦3、真空，該介質(zhì)，4、B5、C6、B7、ABC8、D9、B10、D11、A12、略13、

光的折射教案

作為杰出的教學(xué)工作者，能夠保證教課的順利開展，作為高中教師就要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容制定合適的教案。教案可以讓學(xué)生們充分體會到學(xué)習(xí)的快樂，減輕高中教師們在教學(xué)時的教學(xué)壓力。高中教案的內(nèi)容要寫些什么更好呢？下面的內(nèi)容是小編為大家整理的光的折射教案，僅供參考，大家一起來看看吧。

13.1光的折射
教學(xué)目標(biāo)
一、知識目標(biāo)
1.知道反射定律的確切含義，并能用來解釋有關(guān)現(xiàn)象.
2.知道反射現(xiàn)象中光路是可逆的，并能用來處理有關(guān)問題.
3.知道平面鏡成像特點(diǎn)及作圖方法.
4.理解折射定律的確切含義，并能用來解釋有關(guān)的光現(xiàn)象和計算有關(guān)的問題.
5.知道折射光路是可逆的，并能用來處理有關(guān)的問題.
6.知道折射率的定義及其與光速的關(guān)系，并能用來進(jìn)行有關(guān)的計算.
二、能力目標(biāo)
1.會用反射定律解釋有關(guān)現(xiàn)象和處理有關(guān)問題.
2.會用折射定律計算有關(guān)的問題，能理解折射率與光速的關(guān)系，并能用來進(jìn)行有關(guān)的計算.
三、德育目標(biāo)
1.通過觀察演示實驗，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括能力，通過相關(guān)物理量變化規(guī)律的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生分析、推理能力.
2.滲透物理研究和學(xué)習(xí)的科學(xué)態(tài)度教育.
●教學(xué)重點(diǎn)
光的折射定律.折射率概念.
●教學(xué)難點(diǎn)
光的折射定律和折射率的應(yīng)用.
●教學(xué)方法
本節(jié)課成功的關(guān)鍵在于做好實驗.通過實驗先定性觀察再定量測量，引導(dǎo)學(xué)生對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納.再來領(lǐng)略前人所做的思考從而領(lǐng)會數(shù)據(jù)分析的幾種常用方法——比值法、乘積法、加減法、圖象法等，為學(xué)生今后對實驗數(shù)據(jù)的處理打開思路.最后通過例題練習(xí)鞏固所學(xué)內(nèi)容.
●教學(xué)過程
一、引入新課
我們已經(jīng)知道了，光在同一均勻介質(zhì)中是沿著直線傳播的，那么，當(dāng)介質(zhì)不均勻或當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中時，會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？
［學(xué)生］反射，折射
［教師］對，這一節(jié)課，我們先簡要地復(fù)習(xí)光的反射，再深入地研究光的折射現(xiàn)象.
二、新課教學(xué)
（一）光的反射現(xiàn)象反射定律
1.介紹光學(xué)演示儀，指明觀察對象——光在從一種介質(zhì)（空氣）進(jìn)入另一種介質(zhì)（玻璃）時發(fā)生的現(xiàn)象（半圓柱玻璃磚直面柱心正對入射光）
2.演示：光在到達(dá)空氣和玻璃的交界面處時，一部分光被反射回空氣中，另一部分光進(jìn)入玻璃繼續(xù)傳播，但傳播方向發(fā)生了改變.
3.學(xué)生邊觀察邊回憶反射定律：轉(zhuǎn)動光具盤以改變?nèi)肷浣?，讓前排學(xué)生讀出幾組入射角和反射角數(shù)據(jù).兩者相等.同時提醒學(xué)生注意.光具盤面是豎直的，在這個面上同時能看到反射光線和入射光線.說明兩線共面，又因為法線也在這個面內(nèi).故三線共面.
4.歸納反射定律：三線共面兩角相等.
5.反射光路可逆
（二）平面鏡成像及作圖
1.讓學(xué)生回憶平面鏡成像的特點(diǎn)：正立、等大、異側(cè)、虛像、對稱.
2.教師簡述平面鏡成像原理、作圖方法并予以示范.
a.平面鏡成像原理：如圖19—9，光點(diǎn)S入射到平面鏡的光線，其反射光線的反向延長線的交點(diǎn)即為S的像，人眼根據(jù)光沿直線傳播的經(jīng)驗，感覺反射光都是從S′發(fā)出的.
b.平面鏡成像作圖.

講：兩條光線即可確定像點(diǎn)的位置.所以無需多畫.步驟是：（1）由對稱性確定像點(diǎn)的位置；（2）任意畫兩條入射光線；（3）過像點(diǎn)作出對應(yīng)的兩條反射光線；（4）若是作物體AB的成像光路圖，則只需作出A、B點(diǎn)的成像光路圖.連接A、B點(diǎn)即可.
（三）光的折射折射定律
1.實驗觀察變?yōu)榭凑凵涔夂腿肷涔獾南鄬ξ恢眉罢凵浣呛腿肷浣顷P(guān)系的觀察：
a.讓學(xué)生觀察折射光.入射光及界面的法線也是共面的.
b.光從空氣進(jìn)入玻璃時，入射角增大.折射角也增大，但入射角始終大于折射角.
2.定量測量5組數(shù)據(jù)，仿照課本列出原始數(shù)據(jù)表（可讓前排的學(xué)生讀取數(shù)據(jù).但要先明確法線）
3.分析測量數(shù)據(jù)：（建議入射角分別取10°,20°,30°,40°,50°）
［教師］［故意自言自語地］入射角增大，折射角也增大，兩者的差是不是定值呢？（有學(xué)生開始計算）
［學(xué)生甲］不是，差值是越來越大的.
［師］是不是有規(guī)律地增大，比如入射角增大10°，折射角一定增大某一個數(shù)值？
［生］不是，前兩組差不多，后兩組又不同了.
［師］那么，會不會兩角的比值不變呢，大家算算看.（學(xué)生計算，有學(xué)生算了兩組數(shù)據(jù)說好像是相等的）
［師］能不能從兩組數(shù)據(jù)下結(jié)論？
［生］不能.
［師］對，那樣太輕率了點(diǎn).把5組數(shù)據(jù)都算出來看看.
［學(xué)生繼續(xù)計算.發(fā)現(xiàn)比值也是不相等的］
［師］看來我們碰到麻煩了，如果讓你來猜的話，你還能猜想它們之間可能是什么關(guān)系？
［生沉默］
［師］其實不是你們不夠聰明，實在是因為入射角和折射角之間的關(guān)系太出乎人意料了.人類從積累入射角與折射角的數(shù)據(jù)到找出兩者之間的定量關(guān)系，經(jīng)歷了近1500年的時間［有學(xué)生驚嘆］.
［教師抓住機(jī)會教育］科學(xué)研究是一件很艱苦的工作，需要有持之以恒的毅力和必勝的信念.有時需要幾代人的努力.我們要學(xué)好物理也需要這樣一種恒心和解決困難的勇氣.希望大家不畏難，不怕苦，勇于探索，在科學(xué)學(xué)習(xí)之路上能走得很遠(yuǎn)很遠(yuǎn).
［教師繼續(xù)］實際上在公元1400年，托勒密也曾經(jīng)認(rèn)為，入射角與折射角存在著簡單的正比關(guān)系，但只有對比較小的入射角才大致相符，就像我們剛剛在計算中發(fā)現(xiàn)的那樣.直到1621年，才由斯涅耳找到了這個關(guān)系.這個謎終于被解開了，謎底是——入射角的正弦和折射角的正弦成正比.即=常數(shù).請大家看課本的實驗數(shù)據(jù)及分析.
［學(xué)生看書30秒］
4.師生一起歸納總結(jié)折射定律的內(nèi)容.
5.折射現(xiàn)象中光路可逆——直接給出即可，學(xué)生能領(lǐng)會.
（四）折射率n
1.折射率的定義
［教師］剛才我們已經(jīng)知道了.光從空氣進(jìn)入玻璃時，入射角的正弦與折射角的正弦成正比.比值約為1.50.進(jìn)一步的實驗發(fā)現(xiàn).若光從空氣進(jìn)入另一種介質(zhì).比如進(jìn)入水中時，盡管入射角的正弦與折射角的正弦之比仍為常數(shù).但這個常數(shù)卻不是1.50.而是約1.33,可見這個常數(shù)跟介質(zhì)有關(guān)系.它反映了介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì).我們設(shè)想光從空氣進(jìn)入玻璃和光從空氣進(jìn)入水中的入射角都是30°，則有：
空氣→玻璃：=1.50空氣→水：=1.33
顯然θ2′＞θ2，我們畫出光路圖如圖19—11甲、乙.可以看到，光從空氣進(jìn)入玻璃時.折射光偏離原來的傳播方向更厲害.也就是說，這個比值的大小能反映介質(zhì)對光的偏折程度，比值越大.表明介質(zhì)對光的偏折作用越大.我們把這個比值叫做折射率，用n表示.定義折射率n=.

2.對折射率的幾點(diǎn)說明
a.引導(dǎo)學(xué)生看課本加點(diǎn)字對折射率定義的敘述，強(qiáng)調(diào)：光從真空進(jìn)入介質(zhì)，若光從介質(zhì)進(jìn)入真空.則入射角正弦與折射角正弦之比=
b.光從空氣進(jìn)入介質(zhì)近似于光從真空進(jìn)入介質(zhì)
c.介質(zhì)對真空的折射率也叫絕對折射率，簡稱折射率.若光從水中進(jìn)入玻璃中，則入射角正弦與折射角正弦之比叫玻璃對水的折射率.也叫相對折射率.若水為介質(zhì)Ⅰ，玻璃為介質(zhì)Ⅱ,則寫作n21=
3.折射率的決定因素
a.光折射的原因是：光在不同介質(zhì)中的速度不同.
［做課本后的“做一做”小實驗，幫助學(xué)生理解這一點(diǎn)］
b.折射率n的決定式：n=
c.n＞1
d.仿照n=可寫出相對折射率n21===
（五）課堂鞏固訓(xùn)練
三、小結(jié)
1.光的反射定律和折射定律是幾何光學(xué)的兩大基本規(guī)律（另外一個是光的直線傳播規(guī)律）.是研究幾何光學(xué)的重要法寶.在應(yīng)用時一定要注意作圖，突出幾何的特點(diǎn).
2.反射成像和折射成像的原理分別是：平面鏡成像是反射光線反向延長線的交點(diǎn).折射成像是同一光點(diǎn)的折射光線或其反向延長線的交點(diǎn).為該光點(diǎn)的像.應(yīng)在明確成像原理的基礎(chǔ)上正確畫出光路圖再行求解.
3.折射率是幾何光學(xué)中非常重要的基本概念之一.它反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)，每一種介質(zhì)在一定條件下有一個確切的折射率，不同種類的介質(zhì)在相同的條件下，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.
4.通常所說的介質(zhì)的折射率是指介質(zhì)的絕對折射率，即光從真空射入某種介質(zhì)的折射率.若光由介質(zhì)1射入介質(zhì)2，這時的折射率確切地說應(yīng)該叫做介質(zhì)2對介質(zhì)1的相對折射率.通常用n21來表示.

《光的折射》導(dǎo)學(xué)案

云溪區(qū)一中高二年級物理科導(dǎo)學(xué)案
日期：2010年3月1日星期一
課題：光的折射
學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道反射定律的確切含義，并能用來解釋有關(guān)現(xiàn)象.
2.知道反射現(xiàn)象中光路是可逆的，并能用來處理有關(guān)問題.
3.知道平面鏡成像特點(diǎn)及作圖方法.
4.理解折射定律的確切含義，并能用來解釋有關(guān)的光現(xiàn)象和計算有關(guān)的問題.
5.知道折射光路是可逆的，并能用來處理有關(guān)的問題.
6.知道折射率的定義及其與光速的關(guān)系，并能用來進(jìn)行有關(guān)的計算.
教學(xué)重點(diǎn)：光的折射定律.折射率概念
教學(xué)難點(diǎn)：光的折射定律和折射率的應(yīng)用
教學(xué)程序
教學(xué)內(nèi)容及預(yù)見性問題t方法與措施
一．課前復(fù)習(xí)
（提問）什么是光的反射現(xiàn)象？
光的反射現(xiàn)象：——————————————————————
光的反射定律:
（1）_______________________________
（2）_______________________________
（3）________________________________
（4）________________________
二．自主學(xué)習(xí)
1.光的折射
光的折射現(xiàn)象：____________________________________________
2.光的折射定律
（1）_____________________________________
（2）_______________________________________
（3）_______________________________________________
（4）_________________________________________________
3.折射率
（1）光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，入射角的—————與折射角的————之比是個————，它與入射角，折射角的——————無光，只與兩種介質(zhì)的——有光.
(2)對于不同的介質(zhì)來說，常數(shù)n是—————。
（3）常數(shù)n與————有關(guān)系，是一個反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量。常數(shù)n越大，光線從空氣斜射入這種介質(zhì)時偏折的角度越大。
（4）光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角的——與折射角的——之比，叫做這種介質(zhì)的——————，簡稱————————。
（5）研究表明，光在不同介質(zhì)中速度——————，某種介質(zhì)的折射率，等于————————————————————————————————————，即——————————。
（6）任何介質(zhì)的折射率n都——————1.原因：————————————————————
三．合作交流
入射角、折射角有什么關(guān)系呢？
定性關(guān)系：
（1）當(dāng)光從空氣斜射入水或玻璃中時，折射角————入射角
（2）當(dāng)光從水或玻璃斜射入空氣中時，折射角————入射角
(3)當(dāng)入射角增大時，折射角也隨著_________
（4）當(dāng)入射光線垂直入射在界面上，折射角——————入射角
定量關(guān)系
人類經(jīng)歷了一千多年的時間，從積累的入射角i和折射角r的數(shù)據(jù)中尋求兩者之間的定量關(guān)系。

⑥入射角的正弦和折射角的正弦成正比

空氣----水n大于1
折射光路是可逆的：
測玻璃磚的折射率
問題：
玻璃是一種透明介質(zhì)，光從空氣入射到玻璃的界面上會發(fā)生折射，如何把玻璃的折射率測出來？
實驗原理：
實驗器材：
實驗過程：

四．展示評價
展示各學(xué)習(xí)小組的成果
五．課堂鞏固

六．課堂小結(jié)
七．作業(yè)