2019-2020年高中物理 光的折射教案4 新人教版必修1教學(xué)要求:1、折射定律；2、絕對(duì)折射率和相對(duì)折射率；3、反射與折射的能量分配重點(diǎn)和難點(diǎn):1、對(duì)折射定律的理解； 2、對(duì)絕對(duì)折射率和相對(duì)折射率的理解； 3、用折射定律和能量關(guān)系分析相關(guān)光學(xué)現(xiàn)象。教學(xué)用具:平面鏡、透明玻璃、蠟燭等。教學(xué)過(guò)程:一、光的折射 1、定義:光由一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)或在同一種不均勻媒質(zhì)中傳播時(shí),方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫做光的折射。 2、圖示:如圖1所示,AO為入射光線,O為入射點(diǎn),OB為反射光線,OC為折射光線.1)、入射角:入射光線與法線間的夾角i叫做入射角.2)、折射角:折射光線與法線間的夾角r叫做折射角. 3、折射定律: 1)、內(nèi)容:折射光線位于入射光線與法線所決定的平面內(nèi),折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè). 2)、數(shù)學(xué)表達(dá)式:入射角的正弦與折射角的正弦成正比,即. 圖 1 這就是光的折射定律,也稱斯涅爾定律.1621年,斯涅爾用余割函數(shù)的形式精確地表示出了折射定律。1630年,笛卡爾將它改為現(xiàn)在的正弦函數(shù)形式。二、相對(duì)折射率與絕對(duì)折射率 1、相對(duì)折射率:光從一種媒質(zhì)斜射入第二種媒質(zhì)發(fā)生折射時(shí),入射角i的正弦與折射角r的正弦之比,對(duì)于給定的兩種媒質(zhì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)常數(shù),用表示,。常數(shù)稱為第二種媒質(zhì)對(duì)第一種媒質(zhì)的相對(duì)折射率。2、絕對(duì)折射率:任意一種媒質(zhì)對(duì)真空的相對(duì)折射率稱為這種媒質(zhì)的絕對(duì)折射率,簡(jiǎn)稱這種媒質(zhì)的折射率,用表示.通常說(shuō)某種媒質(zhì)的折射率即是指它的絕對(duì)折射率,也就是它對(duì)真空的相對(duì)折射率.3、相對(duì)折射率與絕對(duì)折射率的關(guān)系: 實(shí)驗(yàn)表明:第二種媒質(zhì)對(duì)第一種媒質(zhì)的相對(duì)折射率等于光在第一種媒質(zhì)中的傳播速度V1與光在第二種媒質(zhì)中的傳播速度V2之比,即. 由此可得某種媒質(zhì)的折射率,C為真空中的光速。進(jìn)而可得:,即第二種媒質(zhì)對(duì)第一種媒質(zhì)的相對(duì)折射率等于第二種媒質(zhì)的絕對(duì)折率與第一種媒質(zhì)的絕對(duì)折射率之比。光在任何媒質(zhì)中的速度都小于光在真空中的速度，即VC，所以任何媒質(zhì)的折射率n=都大于1。光在空氣中的速度與光在真空中的速度相差很小，故空氣的折射率n=。若把真空也看作一種媒質(zhì),則真空的折射率為。三、反射和折射中的能量 一般來(lái)說(shuō)，光傳播到兩種媒質(zhì)分界時(shí)，既要發(fā)生反射，同時(shí)又要發(fā)生折射。若忽略被物質(zhì)吸收能量，則反射光與折射光的能量之和等于入射光的總能量，即： E反E折E入。光線的入射角不同，反射光與折射光的能量分配也不同。在入射很小時(shí)，折射光能量較大，反射光能量較小。折射光的能量隨入射角的增大而減??；反射光的能量隨入射角的增大而增大。以光由空氣入射到玻璃界面為例，說(shuō)明反射光與折射光能量分配關(guān)系與入射角的關(guān)系：入射角00100200300400500600700800890900反射光能量()4.74.74.74.95.36.69.8183991100折射光能量()95.295.395.395.194.793.490.2826190從上可以看出：當(dāng)入射角i850時(shí)，折射光能量E折反射光能量E反；當(dāng)入射角i850時(shí)，折射光能量E折反射光能量E反。四、光路的可逆性 在光的反射和折射現(xiàn)象中，光路都是可逆的。當(dāng)光由空氣進(jìn)入玻璃，發(fā)生折射現(xiàn)象時(shí)，如圖1中光路反向，有： =n>1,故ir。即當(dāng)光由真空或空氣進(jìn)入其它媒質(zhì)時(shí)，入射角大于折射率。當(dāng)一束光沿CO入射時(shí)，其中一部分光將沿AO折射。所以光從某種媒質(zhì)射入真空或空氣時(shí)，折射角大于入射角。五、視深和視高1、 視深公式:如圖2所示，一個(gè)物點(diǎn)位于折射率為n的媒質(zhì)中h0深處，當(dāng)在媒質(zhì)界面正上方觀察時(shí)，物體的視深為：h=。 略證：根據(jù)光路可逆和折射定律：n=一般瞳孔的線度d=23毫米，因此i和r都非常小，則 sinitgi=,sinrtgr=。故有n=可見：視深比實(shí)深小。2、 視高公式:如果從折射率為n的媒質(zhì)中，觀察正上方距液面 圖 2高為h0的物點(diǎn)，則視高為h=nh0。略證：如圖3所示，根據(jù)折射定律有n= i、r很小，故近似有: sinitgi= h=h0sinrtgr=可見：視高比實(shí)高大。 3、視深與視高公式的應(yīng)用：利用視深與視高公式，不僅可以極為簡(jiǎn)捷地測(cè)定媒質(zhì)的折射率，而且還可以很方便地分析和解決與視深 圖 3和視高有關(guān)的各種問題。 例：如圖4所示，緊貼矩形玻璃磚右端插一顆大頭針，在距左端l1=3厘米的O處觀察大頭針D的像D。若測(cè)出像距右端l2=4厘米，玻璃磚厚度L14厘米。試估算玻璃磚的折射率。 解析：根據(jù)視深公式 h=。h0L，h=Ll2， 所以玻璃磚的折射率為 n=1.4 可見視深和視高都與觀察點(diǎn)的位置無(wú)關(guān)（只要垂直觀察），觀察點(diǎn)到界面的距離l1是多余的無(wú)關(guān)條件。同步練習(xí):