光的折射 教学案

光的折射 教学案

1.折射定律

(1)内容：如图1所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比.

(2)表达式：sin θ1

sin θ2

＝n .

(3)在光的折射现象中，光路是可逆的. 2.折射率

(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量. (2)定义式：n ＝sin θ1

sin θ2

.

(3)计算公式：n ＝c

v ，因为v

(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角.

3.折射率的理解

(1)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关.

(2)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质. (3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小.

一、光的折射定律

（1）折射光线在入射光线和法线所在的平面上，折射光线和入射光线分居在法线的两侧， （2）入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数

n sin i

sin =γ

折射定律的各种表达形式： 021sin 1sin sin C v c n ===θθ (θ1为入、折射角中的较大者。)

在光的折射现象中，光路也是可逆的。

二、折射率：

（1） 光从真空射入某种介质时，入射角的正弦跟折射角的正弦之比γ

sin i

sin n =

（2）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v 之比，n= c/v ．

三、通过平行玻璃砖的光线

当光线从玻璃砖上表面入射，从下表面射出时，其特点是：

⑴光线通过平行玻璃砖后的出射光线和入射光线平行且有侧向位移。侧向位移的大小跟平行玻璃砖的厚度及入射角、折射率有关。

⑵各种色光在第一次入射时发生色散（第二次折射不再色散）；

⑶射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关； ⑷可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。

四、 通过棱镜的光线

（1）光线通过三棱镜两次向底面偏折，通过三棱镜所成的像向顶角偏移，

偏折角度θ跟棱镜材料的折射率有关，折射率越大，偏折角度越大.偏折角度θ还跟入射角的大小有关系.

（2）白光通过三棱镜后产生色散现象，

（3）全反射棱镜是横截面成等腰直角三角形的三棱镜。

1（2）（本题4分）如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率．在

平铺的白纸上垂直纸面插大头针P 1、P 2确定入射光线，并让入射光线过圆心

O ，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针P 3，使P 3挡住P 1、

P 2的像，连接O P 3．图中MN 为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B 、C 分别

是入射光线、折射光线与圆的交点，AB 、CD 均垂直于法线并分别交法线于A 、D 点． 设AB 的长度为l 1

，AO 的长度为l 2

，CD 的长度为l 3

，DO 的长度为l 4

，

为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量 （用上述给

出量的字母表示），则玻璃砖的折射率可表示为 ．

答：l 1、l 3；l 1/l 3 ………………………………………（每空2分） 2 （2）（5分）（选做，适合选修3—4的同学）如图所示，某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率，OA 是画在纸上的直线，他在直线OA

适当位置先后竖直插上P 1、P 2两枚大头针，如图放上玻璃砖（如粗黑线所示），然后插上P 3、P 4大头针。

①其中他确定P 3大头针位置的方法应当是： 。

②若该同学实验操作规范准确，其记录的情况如图所示。该同学还用圆规做了一个以O 为圆心，半径与玻璃砖相同的半圆（如图中虚线所示）。请您帮这位同学算出玻璃砖的折射率，写出必要的计算过程。

本小题考查用插针法测定玻璃折射率的实验数据处理方法。

①透过玻璃砖看，P 3大头针挡住P 1、P 2两枚大头针的像。（2分）

全反射棱镜

A B C A B C 45

45

甲 乙 A

θ 光线通过棱镜后 向底面偏折 C O M

N A B D P 1

P 2

P 3

P 1 P 2

P 3

P 4

O

A P 1 P 2

A

C

B

②如图，由折射定律可得：

514

6

.CB DE BOC sin EOD sin n ===∠∠=

（3分）

3.（2）（4分）如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O 点（半圆的圆心），产生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率为

3，当入射角︒=60i 时，求反射光束1和透射光束2之间的夹角

多大？

解：反射角==i i '60° ①（1分） 由折射定律 r

i

n sin sin =

②（1分） 解得折射角r = 30° ③（1分） 因此反射光束1和透射光束2之间的夹角

︒=+-︒=90)'(180r i θ ④（1分）

4、⑵图2表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD 边的单色光入射到AC 界面上，a 、b 是其中的两条平行光线．光线a 在玻璃砖中的光路已给出．画出光线B 从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数．

解：⑵光路如图所示

5．(选修3-4) (2)在水面上放置一个足够大的遮光板，板上有一个半径为r 的圆孔，圆心的正上方h 处放一个点光源S ，在水面下深

H 处的底部形成半径为R 的圆形光亮区域(图中未画出)．测得

r =8cm ，h =6cm ，H =24cm ，R =26cm ，求水的折射率．

解：根据光路图，可知8.0688

sin 2

2221=+=+=h r r θ （2分）

6.024

1818)(sin 2

2

2

2

2=+=

+--=

H

r R r R θ （2分）

C