101 光的直光的直线传线传播播【教学目的】 1、知道光在同种均匀介质中沿直线传播，并能用来解释相关现象 2、理解光源的概念，知道光线是表示光的传播方向的直线，是一个抽象模型 3、知道光在真空中的传播速度是 3×108m/s，会根据公式计算光传播的路程和 时间 【教学重点】 光的直线传播，光在真空中的传播速度 【教学难点】 利用光的直线传播原理解释一些光学现象 【教学过程】 ○、引入 我们学习光学，有必要从一些最基本的概念和规律开始—— 一、光源宇宙间的物体，有的是发光的，有的是不发光的我们把能自行发光的物体叫 做—— 光源：能自行发光的物体请大家注意构成这个概念的字眼，关键词是什么？ ☆学生：自行 那么，我们下面看这样一些物体， （宇宙空间）太阳、月亮星星；（周边事物） 萤火虫、 （通电的）灯泡、反光镜，哪些是光源，哪些不是？ ★学生：交流、作答（太阳、萤火虫、电灯泡）光源之所以自行发光，是因为消耗了其它形式的能，进而将它们转化成了光能 请大家分析一下上面提到的三个光源的能量转化情况… ☆学生：萤火虫——生物能→光能；电灯泡——电能→光能；（教师补充：对于太阳的能量转化，情形要复杂一些，我们会在第二十二章学习到。
它完成的是原子 能到光能的转化 ） 世界上有多种多样的光源，我们有必要对它们进行分类，但正如力的分类有几 种不同的体系一样，光源的分类方式也不是唯一的 如果我们按照光源的形成分类，可以分为自然光源和人造光源 如果按照光源的形状，可以分为点光源、线光源、面光源等 如果按照光照的方向特点，可以出现平行光源、发散光源等我们能看到光源，是因为它发出的光射入眼睛，产生了视觉反映我们能看到 不发光的物体，是因为光源发出的光能够被它们发射，而反射光进入眼睛产生了视 觉 二、光的直线传播 光线2光的直线传播规律是我们比较好接受的但作为一个严谨的科学结论，人们发 现，直线传播的规律也是有条件的所以，我们有必要先接触一个名词—— 介质：光能够在其中传播的物质我们遇到的一些物质中，有些是透明的，有些则不透明可以这样看，透明物 质就是光介质 人们研究发现，光只有在同种、均匀的介质中才是直线传播的 1、光在同种、均匀介质中是直线转播的光的传播知识在初中我们已经知道了一些，请大家告诉我，为什么要强调“同 种”？ ☆学生：光越过不同介质要发生折射现象为什么还要强调“均匀”呢？——请大家快速浏览以下教材 P15《蒙气差》 、 《海市蜃楼》 。
☆学生：快速浏览…为了直观地表征光的直线传播规律，人们还引进了光线的概念—— 2、光线：沿光的传播方向作一条线，并标上箭头，表示传播方向，叫~在暗室的窗上开一个小孔，让一束阳光射入，可以看到光的传播路径是笔直的 漆黑的夜晚，探照灯射过有烟雾的天空，我们也能“光沿直线传播”的壮观景象， 这都是光沿直线传播的直接证据但是，能不能说，这些就是光线呢？ ★学生：思考、交流… 教师（联系传媒）展示相关事实：①如果天空非常明净，我们看到的是探照灯 的光柱，还是到达地面的光斑？②在太空，宇航员能看到太阳“光线”吗？ ☆学生：光斑；不能 事实上，即使再细的光束，也不能说它就是光线，因为光线是人们为了表征光 的传播而引进的一个抽象工具，它是一个理想模型，而不是真实的存在 光线尽管是一个抽象模型，但对人们运用光的直线传播规律分析问题是非常有 效的下面看几个典型的事例—— a、眼睛判断发光点的位置，列队时“向前看齐” ，枪手瞄准； b、小孔成像； c、日食和月食的形成 ☆学生：补充一些应用光的直线传播规律的事例…利用光线的概念，我们还可以准确界定平行光和发散光的概念—— 平行光：所有光线都平行的光叫~请大家注意这个概念…真正的平行光源事实上是很难找到的，我们常常将太阳光近似看成平行光（但在研究小孔成像、月食 和日食的形成时，并不能作这种近似处理）；用一些光学仪器可以造就比较理想平 行光，譬如激光器、凸透镜等。
与平行光相对应的则有发散光（常见）和会聚光（不常见） 三、光速 光在真空中的传播速度为 c = 3.00×108m/s ，这就是通常意义上的光速事实3上，光传播到其它介质时，传播速度会小于 c（定量规律在下一节介绍） 光速 c 是一个什么样的概念呢？我们不妨做这样一些估算—— 1、如果飞船绕地球以光速飞行，它 1 秒钟可以绕行 7.5 圈； 2、如果飞船以光速飞行，它从地球到达月球，只需要 1.3 秒 尽管光速是如此之大，但由于宇宙中某些天体之间的距离非常遥远，光的传播 仍需要很长的时间，如：太阳光到达地球需要 8 分钟，光线从天狼星到达地球甚至 需要 8.7 年！ 由于光速很大，所以在相当长的时期内人们认为光的传播根本不需要时间，直 到 17 世纪，科学家们才发现光速是有限的，在测定光速的努力中，很多科学家都 做出了贡献有关的物理学史和目前光速的权威、精确数据怎样，请大家课后参看 《阅读材料——光速的测定》 四、小结 本节课，我们复习了一个基本的规律——光的直线传播，介绍了一个数据— —光速，了解了几个名词——光源、光线、介质、平行光等等如果说今天的学习 相比初中应该有所提高的话，请大家留意规律的条件、数据的数量级、概念的准确 措辞，物理术语和口头的俗语之所以不同，就是因为它们具有准确的内涵，而不是 只给人一种似是而非的模糊印象。
五、作业布置 阅读临时教材； “教材”P2 第（1） （2）题，上作业本；《高中物理可是同步训练》P2“基础知识训练”部分、 “能力技巧训练”部分， 做在书上 【板书设计】 注意“教学过程”的带框字符，即是板书计划教后感】402 光的折射光的折射一、教学目标一、教学目标 1．在物理知识方面的要求． （1）了解介质的折射率与光速的关系； （2）掌握光的折射定律； （3）掌握介质的折射率的概念． 2．通过观察演示实验，使学生了解到光在两种介质界面上发生的现象（反射 和折射），观察反射光线、折射光线随入射角的变化而变化，培养学生的观察、概 括能力，通过相关物理量变化规律的学习，培养学生分析、推理能力． 3．渗透物理研究和学习的科学态度的教育．实验的客观性与人的观察的主观 性的矛盾应如何解决，人的直接观察与用仪器探测是有差别的，我们应用科学的态 度看待用仪器探测的结果． 4．会用折射定律解释简单的现象． 二、重点、难点分析二、重点、难点分析 1．重点是光的折射定律、折射率．折射率是反映介质光学性质的物理量，由 介质来决定． 2．难点是光的折射定律和折射率的应用．通过问题的分析解决加深对折射率 概念的理解，学会解决问题的方法． 三、教具三、教具 1．光的折射演示器．附件：接线板、火柴、烟雾发生器及烟雾源、半圆柱透 明玻璃． 2．直尺，计算器． 四、主要教学过程四、主要教学过程 （一）引入新课（一）引入新课 我们在初中已学过光的折射规律：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；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．初中学的光的 折射规律只是定性地描述了光的折射现象，而我们今天要定量地进行研究． （二）教学过程设计（二）教学过程设计 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．明暗程度与入射光线进行对比．然后改变入 射角进行记录，再次观察能量改变的情况．最后进行概括、归纳、小结． 1．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．（某 种玻璃与空气的界面上）5我们可以得出结论：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． 2．经历了近 1500年才得到完善的定律． （1）历史发展：公元2世纪古希腊天文学家托勒密通过实验得到： A．折射光线跟入射光线和法线在同一平面内； B．折射光线和入射光线分居在法线的两侧； C．折射角正比于入射角． 德国物理学家开普勒也做了研究． （2）折射定律：最终在1621年，由荷兰数学家斯涅耳找到了入射角和折射角 之间的关系． 将一组测量数据抄写在黑板上让学生进行计算（用计算器），光线从空气射 入某种玻璃．通过分析表中数据可以得出结论： 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． 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，光路是6可逆的） 3． 折射率n． 光从一种介质射入另一种介质时，虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为 一常数n，但是对不同的介质来说，这个常数n是不同的．这个常数n跟介质有关系， 是一个反映介质的光学性质的物理量，我们把它叫做介质的折射率．i是光线在真空中与法线之间的夹角． r是光线在介质中与法线之间的夹角． 光从真空射入某种介质时的折射率，叫做该种介质的绝对折射率，也简称为 某种介质的折射率．相对折射率在高中不作要求．又因为空气的绝对折射率为 1.00028，在近似计算中认为空气和真空相同，故有时光从空气射入某种介质时的 折射率当作绝对折射率进行计算． （2）折射率的定义式为量度式． 折射率无单位，任何介质的折射率4．介质的折射率与光速的关系．理论和实验的研究都证明：某种介质的折射 率，等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度之比．例1 光在某介质中的传播速度是2.122×108m/s，当光线以30°入射角，由该介质射入空气时，折射角为多少？ 解：由介质的折射率与光速的关系得又根据介质折射率的定义式得r为在空气中光线、法线间的夹角即为所求．i为在介质中光线与法线间的夹角30°． 由（1）、（2）两式解得：所以r=45°． 例例2 光线从空气射入甲介质中时，入射角i=45°，折射角r=30°，光线从空 气中射入乙介质中时，入射角i′=60°，折射角r′=30°． 求光在甲、乙两种介7质中的传播速度比．解：设光在甲介质中传播的速度为v甲，光在乙介质中传播的速度为v乙． 根据折射率的定义式得：根据折射率与光速的关系得：线，则入射角约为多少？ 解：根据光的反射定律有入射角i跟反射角β相等i=β，根据题意折射光线与 反射光线垂直，即两光线的夹角为90°，则反射角β与折射角r互余，即β+r=90°， 则i＋r=90° 又根据折射率的定义式：所以 i=60°． 练习：和在这种玻璃中传播的速度之比是多少？9∶8．8（2）光线由空气射入某种介质，折射光线与反射光线恰好垂直，已知入射角 是53°，则这种介质可能是什么？水 （3）一束宽度为10cm的平行光束，以60°的入射角从空气射度? 10cm，17.3cm． （三）课堂小结（三）课堂小结 1．光的折射定律是几何光学的三大基本规律之一．（另外两个规律是：光的 直线传播规律，光的反射定律）是研究几何光学的重要法宝．高中阶段只研究在两 种介质中其中一种是空气的两界面间的折射情况及所遵循的规律．在应用时，一定 要注意作图．突出几何的特点． 2．折射率是几何光学中非常重要的基本概念之一．它反映介质的光学性 质．每一种介质在一定条件下有一个确切的折射率，不同种类的介质在相同的条件 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． 3．通常说的介质的折射率是指介质的绝对折射率，即光从真空射入某种介质 时的折射率．设光由介质1射入介质2，这时的折射率确切地说应该叫做介质2对介 质1的相对折射率，通常用n21来表示．相对折射率在高中阶段不要求，一般学校的 学生最好不引入，避免引起概念混乱． 五、教学说明五、教学说明 1．光的折射的实验在暗室中做效果更好，在介绍仪器时，一定要说明半圆柱 透镜的放法和如何改变入射角，特别是在。