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1、 13.1 光的折射光的折射光到底是什么？光到底是什么？17世紀(jì)明確形成了兩大對立學(xué)說牛頓牛頓惠更斯惠更斯微粒說微粒說波動說波動說19世紀(jì)初證明了波動說的正確性由于波動說沒有數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及牛頓的威望使得微粒說一直占上風(fēng)19世紀(jì)末光電效應(yīng)現(xiàn)象使得愛因斯坦在20世紀(jì)初提出了光子說：光具有粒子性這里的光子完全不同于牛頓所說的“微粒”光的本性光的本性光既具有波動性，又具有粒子性光既具有波動性，又具有粒子性光的反射現(xiàn)象光的反射現(xiàn)象平面鏡平面鏡入射光線入射光線反射光線反射光線法線法線入射角入射角反射角反射角定義：定義：光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，在界面上有一光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，在界面上有一部分光

2、會返回原介質(zhì)的現(xiàn)象。部分光會返回原介質(zhì)的現(xiàn)象。（1 1）反射光線、入射光線和法線同平面）反射光線、入射光線和法線同平面（2 2）反射光線和入射光線分居法線兩側(cè)）反射光線和入射光線分居法線兩側(cè)（3 3）反射角和入射角相等）反射角和入射角相等光光路路可可逆逆反射定律：反射定律：實驗演示實驗演示 當(dāng)窄光束由空氣斜射向玻璃表面時，入射光的反射和當(dāng)窄光束由空氣斜射向玻璃表面時，入射光的反射和折射現(xiàn)象是怎樣的？下面的這副畫面，你能解釋它的拍攝折射現(xiàn)象是怎樣的？下面的這副畫面，你能解釋它的拍攝光路嗎？看過動畫演示后，你是不是都明白了呢？光路嗎？看過動畫演示后，你是不是都明白了呢？實驗演示實驗演示 結(jié)論：光從

3、空氣射到玻璃上，在界面上一部分光結(jié)論：光從空氣射到玻璃上，在界面上一部分光發(fā)生反射回到空氣中；另一部分光射入玻璃中，原發(fā)生反射回到空氣中；另一部分光射入玻璃中，原來的傳播方向發(fā)生來的傳播方向發(fā)生改變改變 光從一種介質(zhì)射入到另一介質(zhì)時傳播方向發(fā)生光從一種介質(zhì)射入到另一介質(zhì)時傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象改變的現(xiàn)象12空氣玻璃NNAOB1入射光線和法線的夾角入射角2折射光線和法線的夾角折射角一：光的折射定律一：光的折射定律 折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi) 折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)折射光線和入射光線分居法線兩側(cè) 入射角、折射角有入射角、折射角有什么關(guān)系呢什么關(guān)

4、系呢 ？當(dāng)光從當(dāng)光從空氣空氣斜射入斜射入水或玻璃水或玻璃 中時，折射角中時，折射角小于小于入射角入射角 當(dāng)入射角當(dāng)入射角增大增大時，折射時，折射角也隨著角也隨著增大增大 當(dāng)光從當(dāng)光從水或玻璃水或玻璃斜射入斜射入空氣空氣中時，折射角中時，折射角大于大于入射角入射角 空氣空氣水水光光 由由 空空 氣氣 射射 入入 玻玻 璃璃 時時 入入 射射 角角 i 和和 出出 射射 角角 r 的的 數(shù)數(shù) 值值 表表入 射 角折 射 角i/rSini/sinr1006.701.491.4920013.301.501.4930019.601.531.4940025.201.591.5150030.701.631.

5、50600 35.101.711.5170038.601.811.5080040.601.971.51人類經(jīng)歷了一千多年的時間，人類經(jīng)歷了一千多年的時間，從積累的入射角從積累的入射角i i和折射角和折射角r r的數(shù)據(jù)中尋求兩者之間的定的數(shù)據(jù)中尋求兩者之間的定量關(guān)系量關(guān)系。折射定律12空氣玻璃NNAOB 在初中已經(jīng)學(xué)過，折射光在初中已經(jīng)學(xué)過，折射光線跟入射光線和法線在同一平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位面內(nèi)，折射光線和入射光線位于法線的兩側(cè)，但是，入射角于法線的兩側(cè)，但是，入射角和折射角之間究竟有什么定量和折射角之間究竟有什么定量關(guān)系呢？關(guān)系呢？16211621年，荷蘭數(shù)學(xué)

6、家年，荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳終于找到了入射角和折斯涅耳終于找到了入射角和折射角之間的規(guī)律射角之間的規(guī)律斯涅耳（1 1）折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)）折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)（2 2）折射光線，入射光線在法線兩側(cè)）折射光線，入射光線在法線兩側(cè)1221sinsinn12空氣玻璃NNAOB（3 3）入射角的正弦跟折射角的正弦成正比入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，如果如果用用n n 來表示這個比例常數(shù)，就有：來表示這個比例常數(shù)，就有：光的折射定律（斯涅耳定律）光的折射定律（斯涅耳定律）ir空氣空氣水水2、折射光路是可逆的折射光路是可逆的 二：折射率二：折射率 光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)

7、時，雖然入射角的正弦跟光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)折射角的正弦之比為一常數(shù)n n, ,但是對不同的介質(zhì)來說但是對不同的介質(zhì)來說, ,這這個常數(shù)個常數(shù)n n是不同的，它是一個反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，是不同的，它是一個反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，物理學(xué)中物理學(xué)中把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角與把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角與折射角的正弦之比折射角的正弦之比n n，叫做這種介質(zhì)的絕對折射率，叫做這種介質(zhì)的絕對折射率 研究表明，光在不同介質(zhì)的速度不同，這也是光發(fā)生折研究表明，光在不同介質(zhì)的速度不同，這也是光發(fā)生折射的原因射的原因 某種介質(zhì)

8、的折射率，等于光在真空中的傳播速度某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的傳播速度c c跟光在跟光在這種介質(zhì)中的傳播速度這種介質(zhì)中的傳播速度v v之比之比vcn 所有介質(zhì)的折射率都大于所有介質(zhì)的折射率都大于1 121sinsinn對于折射率應(yīng)從下面幾個層次來對于折射率應(yīng)從下面幾個層次來理解理解 1 1、在光的折射現(xiàn)象中，折射角隨著入射角的變化而變、在光的折射現(xiàn)象中，折射角隨著入射角的變化而變 化，而兩角的正弦值之比是個常數(shù)化，而兩角的正弦值之比是個常數(shù) 2 2、對于不同的介質(zhì)，此常數(shù)的值是不同的、對于不同的介質(zhì)，此常數(shù)的值是不同的n n是一個反是一個反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量 3

9、 3、介質(zhì)的折射率是由介質(zhì)本身性質(zhì)決定的、介質(zhì)的折射率是由介質(zhì)本身性質(zhì)決定的. .它取決于光它取決于光在介質(zhì)中傳播的速度在介質(zhì)中傳播的速度 二：折射率二：折射率問題：問題：玻璃是一種透明介質(zhì)，光從空氣入射到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，如何把玻璃玻璃的界面上會發(fā)生折射，如何把玻璃的折射率測出來？的折射率測出來？實驗：測玻璃磚的折射率實驗：測玻璃磚的折射率實驗器材：實驗器材：玻璃磚玻璃磚 白紙、大頭針若干、鉛筆、直尺、量角器白紙、大頭針若干、鉛筆、直尺、量角器實驗原理：實驗原理：1 1、根據(jù)折射率的定義、根據(jù)折射率的定義： 要測折射率，必須知道要測折射率，必須知道與一

10、個折射現(xiàn)象對應(yīng)的折與一個折射現(xiàn)象對應(yīng)的折射角和入射角。射角和入射角?？諝饪諝獠ＡРＡ?i=? r=?界面界面法線法線rinsinsin實驗過程：實驗過程：應(yīng)用應(yīng)用1 1： 人在水上看到物人在水上看到物體的像，比實際物體體的像，比實際物體位置偏上，感覺水比位置偏上，感覺水比較淺。較淺。.s.soo11 12從上向下看從上向下看, ,nHh折射率實際深度視深 從下向上看從下向上看, ,視高視高h(yuǎn)=nHh=nHBdD 假設(shè)地球表面不存在大氣層假設(shè)地球表面不存在大氣層, ,那么人們觀察到那么人們觀察到的日出時刻與存在大氣層的情況相比的日出時刻與存在大氣層的情況相比, ,應(yīng)用應(yīng)用2 2：A.A.將提前將

11、提前 B.B.將延后將延后C.C.在某些地區(qū)將提前在某些地區(qū)將提前, ,在另一些地區(qū)將延后在另一些地區(qū)將延后 D.D.不變不變有大氣時看到太陽更早有大氣時看到太陽更早,沒有大氣時將遲一些看到太陽沒有大氣時將遲一些看到太陽蒙氣差現(xiàn)象蒙氣差現(xiàn)象小結(jié)小結(jié)(1(1）折射率）折射率-是光是光從真空射入某種介質(zhì)從真空射入某種介質(zhì)中時的折射率中時的折射率（2 2）n n的大小與介質(zhì)有關(guān)，與的大小與介質(zhì)有關(guān)，與i i和和r r無關(guān)，對無關(guān)，對 于 確 定 的 介 質(zhì) ，于 確 定 的 介 質(zhì) ， n n 是 定 值 ， 不 能 說是 定 值 ， 不 能 說 nsininsini或或n1/sinrn1/sinr

12、（3 3）折射率無單位，任何介質(zhì)的折射率皆）折射率無單位，任何介質(zhì)的折射率皆大大于于1 1。sinisinrn=定義式：定義式：強調(diào)說明：強調(diào)說明： 例：光線以例：光線以3030的入射角從玻璃射向空氣，它的的入射角從玻璃射向空氣，它的反射光線與折射光線成反射光線與折射光線成90 90 夾角，則玻璃的折射夾角，則玻璃的折射率為率為_？ri玻璃玻璃空氣空氣 3 光在某種介質(zhì)中的傳播速度是光在某種介質(zhì)中的傳播速度是2.1222.12210108 8m/sm/s ，當(dāng)當(dāng)光線以光線以3030入射角由該介質(zhì)射入空氣時，折射角為多入射角由該介質(zhì)射入空氣時，折射角為多少？少？例：例：45iri，r 例：光線從空氣中以入射角例：光線從空氣中以入射角i i射在玻璃磚的上表面射在玻璃磚的上表面上，穿過玻璃磚后，又射入空氣中。如果玻璃磚的上上，穿過玻璃磚后，又射入空氣中。如果玻璃磚的上下表面是平行的，求光線從玻璃磚射出后的傳播方向下表面是平行的，求光線從玻璃磚射出后的傳播方向。 單色光經(jīng)玻璃磚后，單色光經(jīng)玻璃磚后，側(cè)移而傳播方向不變側(cè)移而傳播方向不變幾種介質(zhì)的折射率：幾種介質(zhì)的折射率：介質(zhì)介質(zhì)折射率折射率空氣空氣1.0028水水1.33(4/3)玻璃玻璃1.50(3/2)真空本身的折射率 = 1