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1、第十三章光 第一节光的折射知识梳理图(学生用书P47)知识点1.反射定律2.折射定律3.折射率4.实验:测定玻璃的折射率情景设置(学生用书P47)“水中月”的虚幻告诉人们光的反射;有经验捕鱼人,总是把鱼叉叉向鱼的前下方,这是什么道理呢?一､光的反射1.反射现象,如下图所示,当光线AO照射到两种介质(例如空气和玻璃)的分界面上时,在一般情况下分为两条光线:一条光线OB返回原介质,称为反射光线,另一条光线OC进入另一种介质,称为折射光线.入射光线AO与法线ON所构成的平面称为入射面.入射光线与法线的夹角称为入射角(θ1),反射光线与法线的夹角称为反射角(θ′1),折射光线与法线的夹角称为折射角(
2、θ2).2.反射定律光的反射遵循反射定律:反射光线在由入射光线和法线所决定的平面内,它与入射光线分居法线的两侧,反射角等于入射角.3.光路可逆实验表明,如果逆着原来反射光线的方向射到反射面上,它就要逆着原来入射光线的方向反射出去,这一规律称为光路可逆原理.在上图中如果BO作为入射光线,则OA必为反射光线.二､光的折射1.光的折射现象如上图所示,当光线入射到两种介质的分界面上时,一部分光被反射到原来介质,即反射光OB,另一部分光进入第二种介质,并改变原来的传播方向,即光线OC,折射光线与法线的夹角称为折射角(θ2).注意:光从一种介质进入另一种介质时,传播方向一般会发生变化,但并非一定要变化,
3、当光垂直界面入射时光的传播方向就不变化.深化探究(学生用书P47)2.折射定律内容: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别位于法线的两侧,入射角的正弦与折射角的正弦成正比,即式中的n12是比例常数3.在折射现象中光路也是可逆的.如上图中,当光线沿CO射到介面时,就会沿OA射到另一种介质中.4.折射率在折射定律中提到的比例常数n12,是光从第1种介质到第2种介质时,入射角正弦和折射角正弦之比.n12是常数,它与入射角和折射角的大小无关,只与两种介质有关,当光从真空入射到某种介质时,此时常数n12可简单记为n.折射率:光从真空射入某种介质发生折射时,入射角正弦与折射角正弦之
4、比,叫做这种介质的绝对折射率,简称折射率,用符号n表示.折射率n与介质有关,是一个反映介质光学性质的物理量.经研究表明,介质的折射率不同,光在其中传播时速度不同,某种介质的折射率,等于光在真空中的传播速度c与光在该种介质中的传播速度v之比,即由于光在真空中的传播速度大于在任何介质中的传播速度,所以,折射率n是一个大于1的量,所以光从真空射入任何介质时,sinθ1都大于sinθ2,即入射角总大于折射角,由以上分析可知,当光从折射率较小的介质进入折射率较大的介质,发生折射现象时,入射角大于折射角;当光线从折射率较大的介质进入折射率较小的介质发生折射现象时,入射角小于折射角.如光线从空气入射到玻璃
5、时,入射角大于折射角;当光线从金刚石入射到水中发生折射时,入射角小于折射角(金刚石的折射率2.42水的折射率1.33).三､实验:测定玻璃的折射率1.实验目的(1)明确光通过玻璃时的入射角和折射角.(2)掌握测定玻璃折射率的方法.2.实验原理如下图所示,用两面平行的玻璃砖对光路的侧移.用插针法找出入射光线AO对应的出射光线O′B,确定出射点O′,画出折射光线OO′,量出入射角θ1和折射角θ2,根据计算出玻璃的折射率.3.实验器材白纸､图钉､大头针､直尺､铅笔､量角器､平木板､长方形玻璃砖.4.实验步骤(1)将白纸用图钉固定在平木板上.(2)在白纸上画一条直线aa′作为界面,过aa′上的O点画
6、出界面的法线NN′,并用一条线段AO作为入射光线.(3)把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟aa′对齐,画出玻璃砖的另一边bb′.(4)在直线AO上,竖直插上两枚大头针P1､P2,透过玻璃砖观察大头针P1､P2的像,调整视线方向直到P2的像挡住P1的像,再在观察者一侧竖直插上两枚大头针,P3､P4,使P3挡住P1､P2的像;P4挡住P3及P1､P2的像,记下P3､P4的位置.(5)移去玻璃砖和大头针,过P3､P4作直线O′B交bb′于O′点,直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向.(6)连接OO′,OO′即为入射光线AO经玻璃折射后在玻璃中的折射光线,入射角θ1,折射
7、角θ2.用量角器量出入射角和折射角.从三角函数表中查出它们的正弦值,求出(7)用上述方法分别量出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角,查出相应折射角的正弦值,求出折射率.(8)将算出不同入射角时的折射率,求出的平均值,即为所测玻璃的折射率.5.注意事项(1)实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1和P2之间,P2与O之间,P3与P4之间,P3与O′之间的距离要稍大一些.(2)入射角θ1应适当大一些,
