光的反射與折射

江蘇省高中物理名師論壇

高中物理新課程課堂教學(xué)策略研討課江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題《高中物理教學(xué)中學(xué)生“實踐意識培養(yǎng)”的策略研究》課例光的反射與折射授課人：江蘇省泰興市第三高級中學(xué)王亞群陽光能夠照亮水中的魚和水草同時我們也能通過水面看到太陽的倒影這說明光從跟空氣射到水面時，一部分光射到水中，另一部分光返回到空氣中。光的反射和折射現(xiàn)象光射到兩種介質(zhì)的界面時，一部分光返回到原來的介質(zhì)，同時另一部分光進(jìn)入另一種介質(zhì)。這種現(xiàn)象分別叫反射和光的折射。一、光的反射及反射定律1．光的反射：光從第1種介質(zhì)射到與第2種介質(zhì)的分界面時，一部分光會返回到第1種介質(zhì)的現(xiàn)象2．反射定律：反射光線與入射光線、法線處在

同一平面內(nèi)；反射光線與入射光線分別位于法線兩側(cè)；反射角等于入射角．入射光線反射光線法線入射角反射角界面θ1空氣水折射光線入射光線θ2二、光的折射與折射率1．折射光從一種介質(zhì)斜射進(jìn)入另一種介質(zhì)時傳播方向改變的現(xiàn)象．法線【看一看】結(jié)論0000002001500.3420.2591.331.323002200.5000.3751.501.334002800.6430.4691.431.375003500.7660.5741.431.336004000.8660.6431.501.347004500.9400.7071.561.33方向不變正弦之比為常數(shù)約1.34【議一議】(1)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中，方向一定改變嗎？不一定。當(dāng)入射光垂直于界面，即入射角為0度時，光的傳播方向不變(2)折射角一定小于入射角嗎？不一定。當(dāng)光從水中射入空氣中時，折射角大于入射角(4)當(dāng)入射角變化時折射角有沒有變化？有沒有保持不變的量(誤差允許范圍內(nèi))?折射角隨入射角增大而增大，隨入射角減小而減小入射角與折射角的正弦之比不變(3)折射光路是可逆的嗎？折射光路是可逆的2、折射定律：①折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)；③入射角的正弦與折射角的正弦成正比。②折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；（斯涅耳定律）斯涅耳（1）定義光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的絕對折射率，簡稱折射率，用符號n表示．3.折射率(2)定義式：.(3)物理意義：折射率僅反映介質(zhì)的光學(xué)特性，折射率大，說明光從真空射入到該介質(zhì)時偏折大，反之偏折小．說明：折射率由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的頻率決定．不能說與sinθ1成正比或者與sinθ2成反比。折射率沒有單位(1)將白紙用圖釘固定在平板上．(2)在白紙上畫出一條直線aa′作為界面(線)，過aa′上的一點O畫出界面的法線NN′，并畫一條線段AO作為入射光線．(3)把梯形玻璃磚放在白紙上，使它的短邊跟aa′對齊，在另外的與短邊平行的長邊上用筆確定兩點，移開玻璃磚畫出玻璃磚的另一長邊bb′.（不能直接把玻璃磚當(dāng)成直尺用）【做一做】測定玻璃的折射率實驗步驟(4)在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向直到P2的像擋住P1的像．（5）再在長邊一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3及P1、P2的像，記下P3、P4的位置．(6)移去大頭針和玻璃磚，過P3、P4作直線O′B與bb′交于O′，直線O′B就代表了沿AO方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向．(7)連接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′.用量角器量出入射角和折射角，從三角函數(shù)表中查出它們的正弦值，把這些數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計的表格中．(8)用上述方法分別求出入射角為30°、45°、60°時的折射角，查出它們的正弦值，填入表格中．注意事項1.玻璃磚要厚,用手拿玻璃磚時,手不能觸摸玻璃磚的光潔面，只能接觸玻璃毛面或棱,更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線．2.入射角θ1應(yīng)適當(dāng)大一些，以減小測量角度的誤差，但入射角也不宜太大．通常入射角在30°到60°之間;3.大頭針要豎直插在白紙上,且玻璃磚每一側(cè)兩枚大頭針P1與P2間、P3與P4

間的距離應(yīng)盡量大一些,以減小確定光路方向時造成的誤差;4.玻璃磚的折射面要畫準(zhǔn);操作過程中玻璃磚與白紙相對位置不能變實驗數(shù)據(jù)

結(jié)論2001300.3420.2251.52

3002000.5000.3421.463502200.5740.3751.534002500.6430.4231.524503000.7070.5001.415003200.7660.5301.456003500.8660.5741.51折射率平均值1.49【想一想】1、不同的介質(zhì)，折射率相同嗎？介質(zhì)n介質(zhì)n空氣1.00028水晶1.55水1.33各種玻璃1.5—1.8冰1.309金剛石2.42酒精1.36二硫化碳1.63麻油1.47氯化鈉1.54幾種介質(zhì)的折射率n2、從圖中數(shù)據(jù)看看折射率與物質(zhì)密度有必然聯(lián)系嗎？折射率與物質(zhì)的密度沒有關(guān)系3、研究表明折射率與光在介質(zhì)中速度有關(guān)系由公式看，由于光在真空中的傳播速度c大于光在任何其他介質(zhì)中的傳播速度v，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.【議一議】“鉛筆彎折之謎”空氣水AA′界面有經(jīng)驗的漁民叉魚時，不是正對著看到的魚去叉，而是對著所看到魚的下方叉，如圖所示．你知道這是為什么嗎？【議一議】人在水上看到的是魚的像，比實際物體位置偏上河中有條小魚，某時刻小魚的實際深度為H，一人從水面正上方往水中看，他感覺到的小魚的深度為多大？魚身反射的光線垂直穿過水面大約需要多長時間？(設(shè)水的折射率為n，光在真空中速度為c)【議一議】如圖所示，設(shè)小魚在S處，從魚反射出的光線SO垂直水面射出，光線SO1與SO間的夾角很小。因一般人的瞳孔的線度為2～3mm，θ1、θ2為一組對應(yīng)的折射角和入射角，可知θ1、θ2均很小。由數(shù)學(xué)知識知：光在水中速度光在水中傳播時間用圓弧狀玻璃磚做測量玻璃折射率的實驗時,先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚,在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2,然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察,調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住,接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4,使P3擋住P1和P2的像,P4擋住P3以及P1和P2的像,在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓如圖甲所示(O為兩圓弧圓心,圖中已畫出經(jīng)過P1、P2點的入射光線)。(1)在圖上補畫出所需的光路;(2)為了測出玻璃的折射率,需要測量入射角和折射角,請在圖中的AB分界面上畫出這兩個角;【議一議】(3)多次改變?nèi)肷浣?測得幾組入射角和折射角,根據(jù)測得的入射角和折射角的正弦值,畫出了如圖乙所示的圖像,由圖像可知該玻璃的折射率n=

。

解析:(1)連接P3、P4與CD交于一點,此交點即為光線從玻璃磚中射出的位置,又由于P1