高中光的折射教案

光的直線傳播 光速。

教學目標
知識目標
1、知道光在同一種均勻媒質(zhì)中是沿直線傳播的．
2、知道光的直線傳播的一些典型事例（如小孔成像、日月蝕等）．
3、記住光在真空中的傳播速度．不要求知道光速的測量方法．

能力目標
1、能根據(jù)光的直線傳播原理找出本影和半影，能解決日月蝕問題．
2、會使用光的直線傳播性質(zhì)解釋有關(guān)光現(xiàn)象如：影子的形成．

情感目標
1、通過光的直線傳播的學習，讓學生正確的認識日月蝕現(xiàn)象，破除傳統(tǒng)的迷信思想，樹立科學的人生觀．
2、用科學家對光速進行測定的不懈努力的事實，教育學生面對困難要樹立信心，勇于探索．
3、利用幾何知識解決光學問題，學會知識的遷移和變通．

教學建議

本節(jié)內(nèi)容是在初中學習的基礎(chǔ)上進一步加深和拓寬．

重點掌握以下幾部分知識點：

1、光沿直線傳播的條件：光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播．

講解時能說明光沿直線傳播的實例有：小孔成像，本影和半影等都能證明光沿直線傳播．

2、光源：能夠發(fā)光的物體．是把其它形式的能轉(zhuǎn)化為光能的裝置．

3、光線：光線只代表光的傳播方向，它不是客現(xiàn)實際存在的東西，光線是光束的抽象．是在研究光的行為時用來表示光的傳播方向的有向直線．

4、光束：有一定關(guān)系的一些光線的集合稱為光束

5、介質(zhì)（媒質(zhì)）、光在其中傳播的物質(zhì)、但要注意：光傳播時并不需要介質(zhì)．

6、影：光線被擋住所形成的暗區(qū)．影可分為本影和半影，在本影區(qū)域內(nèi)完全看不到光源的光照射，在半影區(qū)域內(nèi)只能看到部分光源發(fā)出的光．如果是點光源，只能形成本影，如果不是點光源，一般會形成本影與半影．光的直線傳播可以通過本影和半影的實驗來證實如圖所示一個點光源，在不透明的物體后面能形成一塊陰暗的區(qū)域．

如圖所示兩個或幾個光源，在不透明的物體后面能造成本影和半影區(qū)域．

7、日食：發(fā)生日食時，太陽、月球、地球在同一條直線上，月球在中間，在地球上月球本影里的人看不到太陽的整個發(fā)光表面，這就是日全食，如a區(qū)．在月球半影里的人看不到太陽某一側(cè)的發(fā)光表面，這就是日偏食如b區(qū)，在月球本影延長的空間里的人看不到太陽發(fā)光表面的中部，能看到太陽周圍的發(fā)光環(huán)形面，這就是日環(huán)食，如c區(qū)．

8、月食：發(fā)生月食時，太陽、月球、地球同在一條直線上，地球在中間，如圖所示，當月球全部進入地球本影區(qū)域時形成月全食，如圖a區(qū)；當月球有一部分進人地球本影區(qū)域時形成月偏食，如圖b區(qū)；但要注意，當月球整體在c區(qū)時并不發(fā)生月偏食．

9、光速：通常光在真空中的速度為C=3.00×108m/s．

注意：光在介質(zhì)中的傳播的速度都將小于該值．

--示例

光的直線傳播、光速

（－）引入新課

現(xiàn)在我們學習光學知識，在初中我們學習過，請同學們思考如下問題：

1、什么叫光源，生活中有哪些物體是光源？

2、光線如何表示？

3、小孔成像說明了什么？[泡泡演講稿 wj62.com]

在學生思考后請同學提問，教師就學生的回答進行解釋和說明．由此引入新課．

（二）教學過程（）

教師帶動學生重點分析以下知識點：

1、光源：

（l）光源：（自身）發(fā)光的物體、如：太陽、蠟燭的光焰等．

注意：月亮不是光源，因為月亮本身不發(fā)光，而是反射的太陽光．

點光源：可忽略自身尺寸的光源，象質(zhì)點、點電荷、理想氣體一樣，是理想化的物理模型．當光源的尺寸遠小于它到觀提點的距離時就可看作點光源．

（2）光能：光具有的能量，包含在光束中．

光源發(fā)光的過程是其他形式的能轉(zhuǎn)化為光能的過程，光照到物體上，光能又可轉(zhuǎn)化為其它形式的能．光束射入人眼才能引起人的視覺．

2、光的直線傳播

（1）介質(zhì)：光能夠在其中傳播的物質(zhì)、如：空氣、水、玻璃等．

注意：光能在真空中傳播，說明光的傳播并不依靠介質(zhì)．

（2）光直線傳播的條件：同一種均勻介質(zhì)中．

光直線傳播產(chǎn)生的光現(xiàn)象有：小孔成像、形的形成、日食和月食等．

3、影：

（l）點光源的影

點光源發(fā)出的光，照到不透明的物體上，物體向光的表面被照明，在背光面的后方形成一個光線照不到的黑暗區(qū)域．

（2）較大發(fā)光面的本影和半影．

完全不會受到光的照射的范圍是本影，本影周圍還有一個能受到光源發(fā)出的一部分光照射的區(qū)域，是半影，比較以上兩圖，光源的發(fā)光面積極大，本影區(qū)越小，無影燈就是根據(jù)此原理設(shè)計的．

注意強調(diào)：本身能夠發(fā)光的物體叫光源，光源發(fā)出的光可用光線表示，但光線實際上是不存在的；光在同一種約勻介質(zhì)中沿直線傳播，正因如此，才能在障礙物的背面留下影子．

關(guān)于光的直線傳播的問題，除了一些現(xiàn)象解釋以外，還會出現(xiàn)一部分相關(guān)的計算和證明，大多數(shù)都是利用光的直線傳播理論和幾何知識來解決的．

例題1：一人自街上路燈的正下方經(jīng)過，看到自己頭部的影子正好在自己的腳下，如果人以不變的速度朝前走，試證明他頭部的影子相對于地面的運動是勻速直線運動．

分析證明：

先根據(jù)光的直線傳播和幾何知識，確定某時刻人頭影的位置，再應(yīng)用運動學知識推導(dǎo)出其位移或速度的表達式即可得證．

設(shè)燈高為H，人高為h，如圖所示、人以速度V經(jīng)一段時間；到達位置A處．

由光的直線傳播可知：人頭的影應(yīng)在圖示B處，由三角形相似得：

即：

人頭的影的速度

因為H、h、V都確定，故V也是確定的，即人頭的影的運動是勻速直線運動．

例2某夏天中午晴天，若發(fā)生了日偏食，在樹蔭下，可看見地面有一個個亮斑，這些亮斑是太陽光透過濃密的樹葉之間的縫隙照射到地面上形成的，這些亮斑的形狀是：

A、不規(guī)則的圖形B、規(guī)則的圖形

C、規(guī)則的月牙形D、以上都有可能

分析解答：

亮斑是由小孔成像所致，小孔成像是因光的直線傳播產(chǎn)生的，其所成像相對物而言是倒立的與物形狀相似的實像，其形狀與小孔的形狀無關(guān)，故選（C）．

通過以上實例的分析，請同學注意在以后處理有關(guān)光的直線傳播的問題時，一定要充分利用數(shù)學幾何知識，結(jié)合正確的光路圖來求解．

探究活動

1、動手制作一個小孔成像觀測器．
2、查閱資料，了解歷史上對光的傳播速度的測定方法．
3、注意觀測發(fā)生日食和月食時的現(xiàn)象以及規(guī)律．

相關(guān)閱讀

第十七章　光的傳播（一、光的直線傳播）

光學簡介

我們無法想象一個沒有光明的世界，光使我們認識周邊的事物，提供了人類直接感知信息的90%。

除了感知周邊的事物，人們很早就對宇宙天體進行光學觀測，逐漸形成了科學的世界觀。正是有了精確的天文觀測，才有了開普勒三定律，才有牛頓萬有引力定律的誕生，為經(jīng)典物理大廈的建立打下了堅實的基礎(chǔ)。

人們不僅對光的傳播規(guī)律進行研究和應(yīng)用，到十七世紀，科學家們還開始對光的本性進行深層次的思考，這方面的研究到二十世紀取得了豐碩的成果。光的波粒二象性學說為人們認識整個世界提供了一個更完美的視角。而對于光譜的研究則是人們深入探索微觀世界的契機。

第一節(jié)光的直線傳播

【教學目的】

1．知道光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，并能用來解釋相關(guān)現(xiàn)象．

2．理解光源的概念，知道光線是表示光的傳播方向的直線，是一個抽象模型．

3．知道光在真空中的傳播速度是3×108m/s，會根據(jù)公式計算光傳播的路程和時間．

【教學重點】

光的直線傳播，光在真空中的傳播速度

【教學難點】

利用光的直線傳播原理解釋一些光學現(xiàn)象

【教學過程】

引入

我們學習光學，有必要從一些最基本的概念和規(guī)律開始──

一光源

宇宙間的物體，有的是發(fā)光的，有的是不發(fā)光的。我們把能自行發(fā)光的物體叫做──光源：能自行發(fā)光的物體。

請大家注意構(gòu)成這個概念的字眼，關(guān)鍵詞是什么？

那么，我們下面看這樣一些物體，（宇宙空間）太陽、月亮星星；（周邊事物）螢火蟲、（通電的）燈泡、反光鏡，哪些是光源，哪些不是？

學生：交流、作答（太陽、螢火蟲、電燈泡）。

光源之所以自行發(fā)光，是因為消耗了其它形式的能，進而將它們轉(zhuǎn)化成了光能。請大家分析一下上面提到的三個光源的能量轉(zhuǎn)化情況…

學生：螢火蟲──生物能→光能；電燈泡──電能→光能；（教師補充：對于太陽的能量轉(zhuǎn)化，情形要復(fù)雜一些，我們會在第二十二章學習到。它完成的是原子能到光能的轉(zhuǎn)化。）

世界上有多種多樣的光源，我們有必要對它們進行分類，但正如力的分類有幾種不同的體系一樣，光源的分類方式也不是唯一的。

如果我們按照光源的形成分類，可以分為自然光源和人造光源。

如果按照光源的形狀，可以分為點光源、線光源、面光源等。

如果按照光照的方向特點，可以分為平行光源、發(fā)散光源等。

我們能看到光源，是因為它發(fā)出的光射入眼睛，產(chǎn)生了視覺反映。我們能看到不發(fā)光的物體，是因為光源發(fā)出的光能夠被它們發(fā)射，而反射光進入眼睛產(chǎn)生了視覺。

二光的直線傳播光線

光的直線傳播規(guī)律是我們比較好接受的。但作為一個嚴謹?shù)目茖W結(jié)論，人們發(fā)現(xiàn)，直線傳播的規(guī)律也是有條件的。所以，我們有必要先接觸一個名詞──

介質(zhì)：光能夠在其中傳播的物質(zhì)。

我們遇到的一些物質(zhì)中，有些是透明的，有些則不透明。可以這樣看，透明物質(zhì)就是光介質(zhì)。

人們研究發(fā)現(xiàn)，光只有在同種、均勻的介質(zhì)中才是直線傳播的。

1．光在同種、均勻介質(zhì)中是直線轉(zhuǎn)播的。

光的傳播知識在初中我們已經(jīng)知道了一些，請大家告訴我，為什么要強調(diào)“同種”？

學生：光越過不同介質(zhì)要發(fā)生折射現(xiàn)象。

為什么還要強調(diào)“均勻”呢？

學生：快速瀏覽…

為了直觀地表征光的直線傳播規(guī)律，人們還引進了光線的概念──

2．光線：沿光的傳播方向作一條線，并標上箭頭，表示傳播方向。

在暗室的窗上開一個小孔，讓一束陽光射入，可以看到光的傳播路徑是筆直的。漆黑的夜晚，探照燈射過有煙霧的天空，我們也能“光沿直線傳播”的壯觀景象，這都是光沿直線傳播的直接證據(jù)。但是，能不能說，這些就是光線呢？

學生：思考、交流…

教師（聯(lián)系傳媒）展示相關(guān)事實：①如果天空非常明凈，我們看到的是探照燈的光柱，還是到達地面的光斑？②在太空，宇航員能看到太陽“光線”嗎？

學生：光斑；不能。

事實上，即使再細的光束，也不能說它就是光線，因為光線是人們?yōu)榱吮碚鞴獾膫鞑ザM的一個抽象工具，它是一個理想模型，而不是真實的存在。

光線盡管是一個抽象模型，但對人們運用光的直線傳播規(guī)律分析問題是非常有效的。下面看幾個典型的事例──

a．眼睛判斷發(fā)光點的位置，列隊時“向前看齊”，槍手瞄準；

b．小孔成像；

c．日食和月食的形成。

學生：補充一些應(yīng)用光的直線傳播規(guī)律的事例…

利用光線的概念，我們還可以準確界定平行光和發(fā)散光的概念──

平行光：所有光線都平行的光叫平行光。請大家注意這個概念…真正的平行光源事實上是很難找到的，我們常常將太陽光近似看成平行光（但在研究小孔成像、月食和日食的形成時，并不能作這種近似處理）；用一些光學儀器可以造就比較理想平行光，譬如激光器、凸透鏡等。

與平行光相對應(yīng)的則有發(fā)散光（常見）和會聚光（不常見）。

三．光速

光在真空中的傳播速度為c=3.00×108m/s，這就是通常意義上的光速。事實上，光傳播到其它介質(zhì)時，傳播速度會小于c（定量規(guī)律在下一節(jié)介紹）。

光速c是一個什么樣的概念呢？我們不妨做這樣一些估算──

1．如果飛船繞地球以光速飛行，它1秒鐘可以繞行7.5圈；

2．如果飛船以光速飛行，它從地球到達月球，只需要1.3秒。

盡管光速是如此之大，但由于宇宙中某些天體之間的距離非常遙遠，光的傳播仍需要很長的時間，如：太陽光到達地球需要8分鐘，光線從天狼星到達地球甚至需要8.7年！

由于光速很大，所以在相當長的時期內(nèi)人們認為光的傳播根本不需要時間，直到17世紀，科學家們才發(fā)現(xiàn)光速是有限的，在測定光速的努力中，很多科學家都做出了貢獻。有關(guān)的物理學史和目前光速的權(quán)威、精確數(shù)據(jù)怎樣，請大家課后參看《閱讀材料──光速的測定》。

四小結(jié)

本節(jié)課，我們復(fù)習了一個基本的規(guī)律──光的直線傳播，介紹了一個數(shù)據(jù)──光速，了解了幾個名詞──光源、光線、介質(zhì)、平行光等等。如果說今天的學習相比初中應(yīng)該有所提高的話，請大家留意規(guī)律的條件、數(shù)據(jù)的數(shù)量級、概念的準確措辭，物理術(shù)語和口頭的俗語之所以不同，就是因為它們具有準確的內(nèi)涵，而不是只給人一種似是而非的模糊印象。

五作業(yè)布置

【板書設(shè)計】

注意“教學過程”的帶框字符，即是板書計劃。

高三物理教案：《光的直線傳播教案》教學設(shè)計

一名合格的教師要充分考慮學習的趣味性，作為教師就要好好準備好一份教案課件。教案可以讓學生能夠在教學期間跟著互動起來，使教師有一個簡單易懂的教學思路。那么一篇好的教案要怎么才能寫好呢？小編特地為大家精心收集和整理了“高三物理教案：《光的直線傳播教案》教學設(shè)計”，供大家參考，希望能幫助到有需要的朋友。

本文題目：高三物理第一單元教案：光的直線傳播教案

[教學目標]

1、 積極參與影子游戲，在游戲中思考陰影的成因;能通過探究歸納得出光的傳播規(guī)律，進而能用光的直線傳播來理解小孔成像、日食、月食等現(xiàn)象。

2、 了解光的傳播需要一定的時間，知道真空中、空氣中的光速，理解測光距的原理。

3、 了解我國古代在光現(xiàn)象研究上的成就，知道中華文明對科學發(fā)展作出的貢獻。

[重點難點]

1、光的直線傳播的探索過程，光速的大小及理解有關(guān)的生活、自然現(xiàn)象

2、日食、月食的成因，光速的應(yīng)用

[設(shè)計思想] 這是一節(jié)集物理現(xiàn)象、物理規(guī)律于一身的課。授課時，先通過游戲體驗有關(guān)的現(xiàn)象，提出問題，進行猜想和檢驗，得出結(jié)論，讓學生在愉快中獲得知識。了解光和影揭開了中國古文明的秘密，以及用激光制成的測距儀，讓學生到科學的巨大作用。

[教學用具]

學生自帶：手電筒、厚紙板2張、鉛筆、玩具激光器(沒有可不帶);

教師備有：豆?jié){、方水槽、水。

[教學過程]

一、 新課引入

師：大家請看，陽光從窗口照到了我們的教室，大家有沒有想過，光是如何傳過來的?

二、 新課教學

師：“同學們，這堂課我們先做個游戲。大家打開手電筒，在桌子上豎一支鉛筆，誰能用手把影子壓在下面?”

生：實驗

師：“能否壓住?為什么會產(chǎn)生影子?”

生：(可能的答案)“光沿直線傳播”

(說明：由于學生小學自然常識已學過，馬上會想到這個答案，但未必知其所以然。)

師：“為什么光沿直線傳播會產(chǎn)生影子?”

生：回答

(說明：如果教室離操場較近，在太陽下游戲效果更佳，趣味性更強。)

師：“光在水中是否沿直線傳播呢?請同學們利用桌上的器材如何設(shè)計一個實驗證明光沿直線傳播?

(說明：因為小學已學過，所以光在空氣中和水中傳播擇其一個探究即可。)

生：分組試驗，再派代表交流發(fā)言。(對于光線顯現(xiàn)不清晰的問題，可讓同學們再討論。)

師：“通過試驗，可得到什么結(jié)論?”

生：回答

師：打開投影儀，光投向銀幕?！巴瑢W們，我們再做一個游戲，利用手影做出一些動物的形狀，哪個同學來試試?”

師：讓一些舉手的同學來表演

師：“手影為什么會隨手形改變?”

生：回答

(說明：兩個游戲分階段做，可保持課堂的活躍氣氛。)

師：“請同學們觀看圖3-29，林間的光柱說明了什么?

生：回答

師：“請大家再做一個實驗，在厚紙板上用刀挖一個三角形的孔，同學們拿紙板在日光燈下觀察下面的光斑，會看到什么?”

(說明：拉上窗簾，讓教室暗一些。日光燈開得不易多。這個實驗現(xiàn)象學生會覺得意外驚奇，從而提高了學生的興趣，增強了學生的思維。)

生：實驗。

師：“請代表發(fā)言。”

生：回答。

師：“為什么會有長方形光斑?”

生：回答。

(說明：估計學生難于講清。)

師：介紹《墨經(jīng)》中關(guān)于小孔成的故事，并讓學生閱讀P79有關(guān)內(nèi)容。

師：板畫

“哪能個同學領(lǐng)會書上的內(nèi)容，來黑板畫圖說明?”

“光線可以用帶箭頭線表示”

生：代表上黑板畫

師：“小孔成像說明了什么?”

生：回答

師：“剛才為什么三角形孔下看到了圓形光斑?”

生：回答

師：“同學們，日食，月食知道是怎么一回事嗎?”

生：回答

師：講述“光與影揭開了中國文明的秘密”的故事，并多媒體展示日食，月食的情景。

“日食，月食說明了什么?“

生：回答

師：“通過剛才的學習，我們來總結(jié)一下，光如何傳播?哪些現(xiàn)象說明光沿直線傳播?”(板書)

師：“光傳播需要時間嗎?”

“課本上兩個卡通人誰說得對?”

生：討論

師：講解光速并板書，然后要求同學們閱讀P79光速

師：要求同學們看課本“讀一讀”。

生：閱讀

師：投影思考題

“向月球發(fā)射一束激光，過2.5秒鐘接收到反射回來的光，計算月球離地球多遠?”

生：練習

(通過練習，既熟悉了光速的應(yīng)用，也進一步了解了測距儀的作用。)

三、 課堂小結(jié)

1、光是沿直線傳播的。2、光每秒傳播的距離是3×108m。3、通過游戲發(fā)現(xiàn)問題，從而進一步實驗探究，得出結(jié)論。

四、 鞏固練習

1、 下列不屬于光的直線傳播的是( )

A、燈泡發(fā)光時溫度很高 B、烈日下用傘擋陽光 C、挖隧道用激光準直

D、小孔成像

2、向月球發(fā)射一束光，過2、5秒鐘接收到反射回來的光，計算月球離地球多遠?

五、 布置作業(yè)

課本P66 WWW

附1：板書設(shè)計

三、光的直線傳播

影子的形成 小孔成像圖

小孔成像 光沿直線傳播

日食、月食 光速----每秒3×108m

附2教學建議

1、 游戲人人參與，讓學生體驗學物理的快樂。踩影子的游戲如在太陽下更好。

2、 光的直線傳播因小學已學過，在空氣和水中傳播的實驗擇其一個做即可。

3、 小孔成像實驗需在光線較暗的教室內(nèi)做效果好。

4、 日食、月食可用多媒體演示。

高考物理知識點速查復(fù)習光的直線傳播的考點分析

第十七章　光的傳播（二、光的折射）

【教學目的】

1．復(fù)習光的反射定律，掌握光的折射定律的準確內(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

【教學重點】

光的折射定律、折射率

【教學難點】

如何利用折射定律，以及光路可逆的知識解決相關(guān)問題

【教學過程】

復(fù)習引入

復(fù)習提問1：光做直線傳播的條件是什么？

學生：在同種、均勻介質(zhì)種傳播。

復(fù)習提問2：當從一種介質(zhì)到達另一種介質(zhì)的分界面時，會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？

學生：反射和折射。

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

學生：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)習反射光路可逆知識。

引入：從剛才的復(fù)習可知，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，做出過重要貢獻的有托勒密、開普勒、斯涅爾、笛卡兒、費馬等人，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、準確，只可惜欠缺數(shù)學眼光，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！）

1611年，德國天文學家開普勒出版《折光學》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)學家斯涅耳經(jīng)過進一步的實驗，并在借鑒前人觀點的基礎(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準，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，法國哲學家、數(shù)學家、物理學家笛卡兒出版《屈光學》一書，認為光的傳播可以用網(wǎng)球在兩種介質(zhì)分界面上運動來模擬反射、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，但他認為光從光疏介質(zhì)進入光密介質(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)學家、物理學家費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)代光學中普遍適用的理論，盡管在當時還不是能夠很好的被人們接受，但費馬證明的結(jié)果，認為斯涅耳的結(jié)論是正確。

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

學生：“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，人們研究發(fā)現(xiàn)，（參看圖2）當光線沿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，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

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？

學生：越小。

對應(yīng)光的偏折量大，還是?。?/p>

學生：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