折射率（光的折射定律）教案

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1、折射率（光的折射定律）一．教学目标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。4．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。5．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。6．会用折射定律解释简单的现象。二．重点难点重点：

2、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。难点：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。3．运用相关内容的多媒体教学课件（参看清华同方课件：“光的折射与全反射”）。四．教学过程1．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

3、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。2．内容组织演示：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

4、配。（某种玻璃与空气的界面上）入射角（入射光线能量为100％）　反射光线能量　折射光线能量0°　　　　100％　　　　4.7％　　　95.3％　　30°　　　　100％　　　　4.9％　　　95.1％60°　　　　100％　　　　9.8％　　　90.2％80°　　　　100％　　　　39％　　61％　　90°　　　　100％　　　　100％　　　0％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

5、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。入射角i（°）折射角r（°）i/rsini/sinr10　　　　　　　　6.7　　　　1.501.4920　　　　　　　　13.3　　　　1.50　　1.4930　　　　　　　19.6　　　　1.53　　1.4940　　　　　

6、　　25.2　　　　1.59　　1.5150　　　　　　　　30.7　　　　1.63　　　1.5060　　　　　　　　35.1　　　　1.67　　　1.5170　　　　　　　　38.6　　　　1.81　　　1.5080　　　　　　　　40.6　　　　1.97　　　1.51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

7、，光路是可逆的）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。（1）定义式：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

8、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，任何介质的折射率不能小于1。记住水的折射率为1.33约为，玻璃的折射率一般为1.50可写做。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