《《光学》-第十九章第二节光的折射湖北省余楚东教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《光学》-第十九章第二节光的折射湖北省余楚东教案（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、黄冈中学高二物理教案 第十九章 光的直线传播第 1 页 共 7 页1第十九章 第二节 光的折射 湖北省黄冈中学 余楚东一一 。知识点与目标的教学。知识点与目标的教学1. 了解光的折射现象 2. 掌握折射定律的基本内容及其应用3. 知道光疏媒质和光密媒质的概念4. 理解折射率的物理意义5.了解平行玻璃砖对光线的侧移作用。二、知识点的教学与板书二、知识点的教学与板书本节重点和难点是光的折射定律，折射率1折射现象当光线从一种媒质射到另一种媒质时，在分界面上，光线的传播方向发生了改变；一部分光线进入第二种媒质，这种现象称为折射现象发生折射的条件：（1）发生在两种媒质的分界面上；（2）在分界面上下媒质的
2、导光特性不相同。2光的折射定律 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，入射角 i 的正弦跟折射角 r 的正弦成正比，或 = n ，如图 101 所示，式中 sin sini rn 为比例常数，其大小反映了媒质 对来自于媒质 的入射光折射的厉害程度。这就是光的折射定律，也叫斯涅尔定律 识记时，要能正确理解入射角 、反射角 、折射角的概念，它们分别是入射光线 、反射光线 、折射光线与法线的夹角抓住定律的核心，了解它反映的是入射光线 、反射光线 、折射光线和法线的空间关系三、重难点分析三、重难点分析理解时，应注意以下几个方面：（1）折射现象发生在光线从一种媒质进入
3、另一种媒质时，但传播方向的改变却不是一定发生，如入射角为零度时，传播方向不发生改变（2）注意光线偏折的方向：如果光线从折射率（n）小的媒质射向折射率（n）大的媒质，折射光线向靠近法线的方向偏折，故常称近法线折射。发生近法线折射时入射角大于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小） ；如图 102 所示ir图 101图 102n1 n1 n2n2 界面BAA /B /黄冈中学高二物理教案 第十九章 光的直线传播第 3 页 共 7 页3光线传播到媒质分界面上时，一部分返回原来的媒质中，遵从反射定律；另一部分进入第二种媒质中，发生折射，遵从折射定律也就是说反射光线和折射光线同时共存，
4、各自按一定的规律传播解决这类问题时，就要分别按照各自的规律建立光路图，再利用几何关系解出数量关系，如例题 4 。例题解析例题解析例 1. 如图 105 所示，反映光线从真空进入水中时的传播情况，如果将水换成玻璃，折射光线 的传播方向会发生怎样的变化?分析与解答：根据折射率的物理意义，折射率越大，光线偏离原来的传播方向的角度就越大玻璃的折射率大于水的折射率，所以水换成玻璃后，折射光线更加靠近法线了想一想：如果光线从水中射向空气，光线的传播路径如何?此时再将水换成玻璃，折射光线的传播方向又会如何改变?自己动手画在图 106 上，并将结论与别人讨论例 2. ab 两束不同的单色光平行从空气射入水中，
5、发生如图 107 所示的折射，则下述结论正确的是 （BC）A水对光束 a 的折射率较大B水中光束 b 的光速较小C光束 a 可能为红光， b 可能为紫光D光束 a 可能为紫光， b 可能为红光分析与解答：由图中可以看到两光束的入射角相等，但 b 光束的折射角比 a 光束的要小，说明媒质对 b 光束的折射率大，则可以推得， b 光束在媒质中传播速度比较小，根据上述判断，可知正确选项为 B 、C例 3. 站在岸边的人垂直于水面观察水底，看到水底变浅了，利用折射定律计算看到的水池底的深度。分析与解答：作两条从水底 s 发出的折射光线，一条垂直射出水面，一条入射角很小（因为眼睛张角很小） ，这两条折射
6、光线延长线的交点，就是所看到的像，如图 108 中的 s/ 点由图可见，像的位置比池底的实际位置要高，在人眼中带来的感觉就是水池变浅了在 As/O 中， sin = /AOAsir真空水图 105空气水图 106a图 107bss /rrAOhh/图 108甲irdx乙丙ss/图 104黄冈中学高二物理教案 第十九章 光的直线传播第 4 页 共 7 页4在 AsO 中， sin = = n AOAssin sin /ASAs当人眼从 A 点移到物点 s 的正上方时（即界面的 O 点正上方） ，直角 As/O 的斜边 与观察/As到的像点 s/ 的视深 h/ 重合，直角 AsO 的斜边 与物点
7、s 的实深 h 重合。As = = = n h/ = 。sin sin /ASAs/hhh n在高中物理当中，解决视深问题都是利用近似计算来处理的思考：空中有一只小鸟，距水面 3 米，在其正下方距离水面 4 米深处的水中有一条鱼，已知水的折射率为 4/3，则鸟看到鱼离它多远?鱼看到乌离它多远?借助上题的思路和方法，会使解题过程变得顺利例 4. 光在某种玻璃中的速度是 108 m/s，一束光线由空气射3向这种玻璃，在分界面上同时发生反射和折射，反射光线和折射光线的夹角为 90o，则入射角是多少?分析与解答：根据题意，可知，媒质的折射率为n = = = c v883103103光路如图 109 所
8、示，由图可知：i i/ i/ + r 90o sinr cosi/ 由折射定律得： = 将代入，得 = tgi = i = 60o 。sin sini r3sin cosi i3思维拓展：现在想使反射光线和折射光线的夹角变小，你可以采用什么方法实现?【解题指导】1最重要的是准确作出折射的光路图，要正确熟练地完成光路图的绘制，就必须注意几个问题：光线实际是从哪个物体发出的；是从光密媒质向光疏媒质传播的还是从光疏媒质射向光密媒质；必要的时候还需要借助光路的可逆性原理例如：渔夫看水中的鱼，光线是从鱼身上发出来的，是从光密媒质向光疏媒质传播的根据折射定律就可以正确地画出光路示意图，如图1010 所示渔
9、夫看到的鱼实际是鱼的虚像，那个位置并没有鱼又例如：在水中的潜水员斜向观察岸边的物体时，光线是从岸上的物体发出的，由光疏媒质进入光密媒质，搞清楚这两点就可以根据折射定律画出光路图，进一步研究问题从图中可以看出，潜水员看到的也是虚像，而且都集中在一个固定的范围内，如图 1011 所示有些问题要讨论人眼看到的范围，此时，如果一味按照实际情况作图，由于边界光线的不确定使得作图无从下手，这时利用光路的可逆性原理常常会使问题迎刃而解仍以潜水员为例，如图 1012 所示，要确定潜水员在水下对岸上物体的观察范围由人眼看到物体的条件可知，物体经ir图 109i/图 1010图 1011大约 97.6o图 101
10、0黄冈中学高二物理教案 第十九章 光的直线传播第 5 页 共 7 页5折射后能进入人眼的全部光线，就是潜水员所能看到的全部范围换一个角度，利用光路的可逆性原理，假设人眼能发出光线，经过折射后会照到岸上的物体，能被这些光线照亮的物体也就是人眼所能看到的范围，这时光线是从光密媒质射向光疏媒质，折射角大于入射角，当折射角是 90o时对应的光线就是观察范围的边界光线2对折射定律的应用着重掌握折射率的计算例 5. 一立方体玻璃砖置于空气中，平行光束从立方体的上表面斜射入玻璃砖，经玻璃砖折射后又射入玻璃砖的左边侧面，如图 1013 所示，试求：（1）若该玻璃砖发生全反射的临界角 A = 42o ，这条入射
11、左边侧面的光线能否从侧面射出? （2）若光线能从侧面射出，该玻璃砖的折射率应为多大? 分析与解答：（1）由题意和光路的可逆性，当光由玻璃砖内以入射角 i = 42o 射入上表面时，光在空气中的折射角才等于 90o， 当由空气中射入玻璃砖上表面经折射后的折射光线的折射角为 42o 时，这条入射左边侧面的光线的入射角为 48o 42o ，故这条入射光线将在玻璃砖左边侧面发生全反射， 不会从左边侧面射出。（2）若光线能从侧面射出，设玻璃砖的折射率为 n ，由折射定律和发生全反射条件，当从玻璃砖上表面的入射光的入射角为 i = 90o 时， r = arc sin ，折射光线入射玻璃砖左边侧面的入射角
12、1 n为：i / = 90o r = 90o - arc sin 90o1 n1 n1 n sin45o = . n 1 n2 22例 6. 储液圆桶的底面直径与桶高均为 d ，当桶内无液体时，从某点 A 沿桶的边缘 B 点恰能看到桶左边内侧上的 c 点，向圆桶注入某透明的液体，当液体的深度等于桶高一半时，在 A 点沿 AB 方向看过去，恰能看到桶底上的 D 点，如图 1014 所示，已知 Ec = ED = d/4，由此可求得该液体的折射率 n _光在该透明液体内的传播速度 v = _(结果可用根式表示)。 （n = 4/5，5/12m/s）3737课外补充练习课外补充练习1一束光线穿过媒质
13、 X 、Y 、Z 时，光路如图 1015 所示，媒质分界面互相平行，则 （AC）ir i/图 1013 ABC DEo图 1014图 101260o45o30o60oxyz图 1015黄冈中学高二物理教案 第十九章 光的直线传播第 6 页 共 7 页6A媒质 Z 折射率最大B媒质 Y 是光密媒质C光在媒质 y 中光速最大D光在媒质 X 中光速最大2一束光从某种媒质射入空气，入射角为 i，折射角为 r，则该种媒质的折射率为 （B）Asini/sinr Bsinr/siniCcosi/cosr Dsini/cosi3某种玻璃对红光的折射率为 1513，对蓝光的折射率为 1523，由此可知 （BC）
14、A红光和蓝光在玻璃中的速度相同B在玻璃中红光的光速大于蓝光的光速C以相同的入射角由空气进入玻璃，蓝光比红光偏折的多D以相同的入射角由玻璃进入空气，红光比蓝光偏折的多4如图 1016 所示，是光从甲媒质射到乙媒质的情形，由图可知 （ABD） A甲媒质是光疏媒质，乙媒质是光密媒质B入射角大于折射角C媒质甲的折射率大于媒质乙的折射率D光在甲媒质中的传播速度大5光以 60o 的入射角从空气射到一块玻璃砖上，它的反射线和折射线互成 90o 角，则这玻璃砖的折射率是 （B）A0866 B173 C14 D1506当光线以 30o 的入射角从折射率为 1414 的媒质中射入空气时，折射角应为 （B）A30o
15、 B45o C60o D75o7如图 1017 所示，是光线在空气和媒质分界面上发生的现象。由它们的相互关系可知两种媒质分界面是_NN/_ ，入射线是 _L3_，媒质的折射率为_，光在该媒质中的传播速度为_1.73108_ m/s，若使折射3角增大，则媒质的折射率_不变_(填增大或减小或不变)8人在水面的正上方观察到水下深 8cm 处的光源距水面的深度是 6cm，求水的折射率 （n = 1.33）9折射率 n 的玻璃球放在空气中，被一束光照射，若入射角 i 60o3求： （1）入射处反射线与折射线的夹角是多大? （90o）（2）光线从玻璃球再射入空气时的折射角是多大? （60o）10(1996 年上海)如图 1
