光的折射定律

1、 復(fù)習(xí)：光的反射復(fù)習(xí)：光的反射 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 光在傳播到界面時(shí)，被兩種介質(zhì)的界光在傳播到界面時(shí)，被兩種介質(zhì)的界 面反射回原來的介質(zhì)中繼續(xù)傳播的現(xiàn)面反射回原來的介質(zhì)中繼續(xù)傳播的現(xiàn) 象叫象叫光的反射光的反射。 光光 路路 可可 逆逆 （1 1）反射光線、入射光線和法線）反射光線、入射光線和法線 同平面同平面 （2 2）反射光線和入射光線分居法）反射光線和入射光線分居法 線兩側(cè)線兩側(cè) （3 3）反射角和入射角）反射角和入射角 相等相等 光的反射遵循光的反射遵循反射定律反射定律： 筷子怎么折斷了？ 光光的折射的折射 光射到兩種介

2、質(zhì)的光射到兩種介質(zhì)的 分界面時(shí)，一部分光從分界面時(shí)，一部分光從 一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介 質(zhì)繼續(xù)傳播，傳播方向質(zhì)繼續(xù)傳播，傳播方向 通常會(huì)發(fā)生改變的現(xiàn)象。通常會(huì)發(fā)生改變的現(xiàn)象。 這種現(xiàn)象叫這種現(xiàn)象叫光的折射光的折射 i r 空氣空氣 水水 入射角入射角 折射角折射角 一、光的折射一、光的折射 折射光線折射光線 入射光線入射光線 （1 1） 折射光線、入射折射光線、入射 光線、法線在同一平面光線、法線在同一平面 內(nèi)內(nèi). . （2 2） 折射光線和入射光折射光線和入射光 線分居法線兩側(cè)線分居法線兩側(cè) 光光的折射定律的折射定律 1.1.折射折射：光從介質(zhì)：光從介質(zhì)1 1斜射斜射入介質(zhì)

3、入介質(zhì)2 2時(shí)，傳播方向發(fā)生改變時(shí)，傳播方向發(fā)生改變 的現(xiàn)象的現(xiàn)象 1 1 2 2 空氣空氣 水水 折射光線折射光線 入射光線入射光線 2. 2. 規(guī)律規(guī)律 （3 3）當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角也隨著增大）當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角也隨著增大 （4 4）光路可逆：）光路可逆： 當(dāng)光從空氣斜射入水中（或玻當(dāng)光從空氣斜射入水中（或玻 璃中）時(shí)，折射角小于入射角璃中）時(shí)，折射角小于入射角 當(dāng)光從水（或玻璃）斜射入空當(dāng)光從水（或玻璃）斜射入空 氣中，折射角大于入射角氣中，折射角大于入射角 空空 氣氣 水水 思考思考；入射角、折射角大小關(guān)系與介質(zhì)的關(guān)系入射角、折射角大小關(guān)系與介質(zhì)的關(guān)系 ？ 入射角折射角 1 1

4、 / / 2 2 sin1 1/sin/sin2 2 光由空氣射入玻璃時(shí)入射光由空氣射入玻璃時(shí)入射 角角 1 1和出射角和出射角 2 2的數(shù)值表的數(shù)值表: : 1.49 1.53 1.59 1.63 1.97 分析表格數(shù)據(jù)思考： 入射角和折射角有什 么定量關(guān)系呢？ 1.49 1.49 1.51 1.50 1.51 30019.60 40025.20 50030.70 80040.60 15013.40 6.7050 12.10100 20016.70 1.49 1.49 1.50 1.49 1.49 1.49 1 2 5 6 7 8 3 4 入射角入射角正弦正弦和折和折 射射 角角正弦正弦比值

5、相等比值相等 = =n 3 3光的折射定律光的折射定律 折射光線與入射光線、法線處在折射光線與入射光線、法線處在_內(nèi)，折內(nèi)，折 射光線與入射光線分別位于射光線與入射光線分別位于_的兩側(cè)；入射角的的兩側(cè)；入射角的 正弦與折射角的正弦成正弦與折射角的正弦成_，即，即_n n. . 同一平面同一平面 法線法線 正比正比 sin1/sin2 思考：入射角的正弦與折射角的正弦的比為常思考：入射角的正弦與折射角的正弦的比為常 數(shù)，它跟什么因素有關(guān)呢？數(shù)，它跟什么因素有關(guān)呢？ 光傳播所通過的物質(zhì)（介質(zhì)） 4.4.說明說明：(1)n n的大小的大小與介質(zhì)有關(guān)，與與介質(zhì)有關(guān)，與i i和和r r無關(guān)無關(guān)，對(duì)，對(duì)

6、于確定介質(zhì)，于確定介質(zhì)，n n是定值是定值 (2) (2)折射率無單位，折射率無單位，任何介質(zhì)的折射率皆大于任何介質(zhì)的折射率皆大于 1(n1)1(n1)（原因呢？）（原因呢？） sini sinr n= 2.2.定義式定義式 二、二、介質(zhì)的折射率介質(zhì)的折射率 1. 1. 定義定義：光光從真空射入某種介質(zhì)從真空射入某種介質(zhì)時(shí)，入射角時(shí)，入射角i與折射角與折射角 r的正弦比值，叫做該介質(zhì)的絕對(duì)折射率的正弦比值，叫做該介質(zhì)的絕對(duì)折射率n，簡稱折射率。，簡稱折射率。 3.3.決定式?jīng)Q定式：某介質(zhì)的折射率，等于光在：某介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的真空中的 速度速度C C與光在與光在介質(zhì)中的速度介質(zhì)中的

7、速度v v之比：之比： n= c v 5.5.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 金剛石金剛石2.42 二氧化碳二氧化碳1.63 真空折射率真空折射率 = 1 介質(zhì)介質(zhì)折射率折射率 巖鹽巖鹽1.55 酒精酒精1.36 水晶水晶1.55 玻璃玻璃1.4-2.0水水1.33 空氣空氣1.00028 6. 6. 意義意義：反映介質(zhì)對(duì)光的偏折能力的大小反映介質(zhì)對(duì)光的偏折能力的大小 7.7.折射原因折射原因：光在不同介質(zhì)中的速度不同光在不同介質(zhì)中的速度不同 例題例題：如圖所示，一塊兩對(duì)面平行的玻璃磚的厚度為L，現(xiàn)測(cè)得 該玻璃磚的折射率為1.73，如果光從上表面射入的入射角i為 600

8、時(shí)，求： （1）從下表面射出玻璃磚的光線相對(duì)于入射光線的側(cè)移d； （2)光在玻璃磚中傳播的時(shí)間t。 r i n sin sin 解：設(shè)光從空氣進(jìn)入玻璃時(shí)的折射角為r，則 把i和n的值代入可得r=300，從而有=i-r=300 由幾何關(guān)系得： AB=AC/cosr= d=ABsin= L 3 32 L 3 3 c L n c AB v AB t 2 . 問題：怎樣測(cè)定物體的折射率？問題：怎樣測(cè)定物體的折射率？ 折射定律應(yīng)用折射定律應(yīng)用1 1： 人在水上看到物體的人在水上看到物體的 像，比實(shí)際物體位置偏像，比實(shí)際物體位置偏 上，感覺水比較淺。上，感覺水比較淺。 由水面上看水下 物體時(shí)，視深 ndd

9、/ P/ 水 自P點(diǎn)射向空氣中的光 線PA和PB P AB 在水面處發(fā)生了折射，在水面處發(fā)生了折射， 折射光線是折射光線是AQ與與BQ/ Q Q/ 眼睛對(duì)著折射光眼睛對(duì)著折射光 線看去，覺得光線看去，覺得光 好像是從水中好像是從水中P/點(diǎn)點(diǎn) 射出來的。射出來的。 P/點(diǎn)在點(diǎn)在P點(diǎn)的上方點(diǎn)的上方 分析：分析： PQ A B A/ 水水 空氣空氣 由水面下看水上 物體時(shí)，視高 ndd 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, ,那么人們觀察那么人們觀察 到的日出時(shí)刻與存在大氣層的情況相比到的日出時(shí)刻與存在大氣層的情況相比, , A.A.將提前將提前 B.B.將延后將延后 C.C.在某些地

10、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 折射定律應(yīng)用折射定律應(yīng)用2 2： 沒有大氣沒有大氣 有大氣有大氣 折射定律應(yīng)用折射定律應(yīng)用3 3：教材：教材6969頁頁 光的色散現(xiàn)象 白色的光實(shí)際 上是由各種單 色光組成的復(fù) 色光。復(fù)色光 通過透明介質(zhì) 以后分解成單 色光的現(xiàn)象叫 做色散。 表表4-2-1 4-2-1 冕牌玻璃對(duì)各種色光的折射率冕牌玻璃對(duì)各種色光的折射率 色光紅橙黃綠藍(lán)靛、紫 折射率1.5131.5141.5171.5191.5281.532 各種色光在真空中的速度都等于c， 由公式n=c/v可知，各種色光在同一均 勻介質(zhì)中的傳播速度v是不

11、相同的。介 質(zhì)對(duì)紫光的折射率最大，表示紫光在介 質(zhì)中的傳播速度最小；介質(zhì)對(duì)紅光的折 射率最小，表示紅光在介質(zhì)中的傳播速 度最大。 一：畫出下列圖中的折射光線一：畫出下列圖中的折射光線 PQ N/ N 空 氣 水 N N/ P Q 空 氣 玻璃 圖圖1-2-1 圖圖1-2-2 折射折射 乙乙 50 30 B C C B 玻璃是一種透明介質(zhì)，光從空玻璃是一種透明介質(zhì)，光從空 氣入射到玻璃的界面上會(huì)發(fā)生折射，氣入射到玻璃的界面上會(huì)發(fā)生折射， 如何把玻璃的折射率測(cè)出來？如何把玻璃的折射率測(cè)出來？ 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)定玻璃的折射率 r i n sin sin 二、二、根據(jù)折射率根據(jù)折射率 的定義的定義：

12、要測(cè)折射率，必要測(cè)折射率，必 須知道與一個(gè)折射須知道與一個(gè)折射 現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的折射角現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的折射角 和入射角。和入射角。 空氣空氣 玻璃玻璃 i=? r=? 界面界面 法線法線 三、三、實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材 玻璃磚、白紙、木板、大頭針、圖釘、量角器玻璃磚、白紙、木板、大頭針、圖釘、量角器(或圓或圓 規(guī)規(guī))、三角板、鉛筆、三角板、鉛筆 四、四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 1.如圖實(shí)如圖實(shí)2所示，把白紙鋪在木板上所示，把白紙鋪在木板上 2在白紙上畫一直線在白紙上畫一直線aa作為界面，作為界面， 過過aa上的一點(diǎn)上的一點(diǎn)O畫出界面的法線畫出界面的法線 NN，并畫一條線段，并畫一條線段AO作為入射作為入射 圖實(shí)圖實(shí)2

13、 光線光線 3把長方形玻璃磚放在白紙上，并使其長邊與把長方形玻璃磚放在白紙上，并使其長邊與aa重合，重合， 再用直尺畫出玻璃磚的另一邊再用直尺畫出玻璃磚的另一邊bb. 4在線段在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2. 5從玻璃磚從玻璃磚bb一側(cè)透過玻璃磚觀察大頭針一側(cè)透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，的像， 調(diào)整視線的方向直到調(diào)整視線的方向直到P1的像被的像被P2的像擋住再在的像擋住再在bb一一 側(cè)插上兩枚大頭針側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4，使，使P3能擋住能擋住P1、P2的像，的像，P4能能 擋住擋住P3本身及本身及P1、P2的像的像 6移去玻璃磚，在拔掉移去玻璃磚

14、，在拔掉P1、P2、P3、P4的同時(shí)分別記下它們的同時(shí)分別記下它們 的位置，過的位置，過P3、P4作直線作直線OB交交bb于于O.連接連接O、O，OO就就 是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向AON為入射角，為入射角，OON 為折射角為折射角 7改變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn)改變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn) 六、注意事項(xiàng)六、注意事項(xiàng) 1實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上，且實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1和和P2之之 間、間、P3和和P4之間、之間、P2與與O、P3與與O之間距離要稍大一之間距離要稍大一 些些 2入射角入射角1不宜太大不宜太大(接近接近90)，也不宜太小，也不宜太小(接近接

15、近0)太太 大：反射光較強(qiáng)，出射光較弱；太小：入射角、折射大：反射光較強(qiáng)，出射光較弱；太小：入射角、折射 角測(cè)量的相對(duì)誤差較大角測(cè)量的相對(duì)誤差較大 3操作時(shí)，手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面，更不能把玻操作時(shí)，手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面，更不能把玻 璃磚界面當(dāng)尺子畫界線璃磚界面當(dāng)尺子畫界線 4實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變 5玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5 cm以上，若寬度太小，以上，若寬度太小， 則測(cè)量誤差較大則測(cè)量誤差較大 七、誤差分析七、誤差分析 1入射光線、出射光線確定的準(zhǔn)確性造成誤差，故入射側(cè)、入射光線、

16、出射光線確定的準(zhǔn)確性造成誤差，故入射側(cè)、 出射側(cè)所插兩枚大頭針間距應(yīng)大一些出射側(cè)所插兩枚大頭針間距應(yīng)大一些 2入射角和折射角的測(cè)量造成誤差，故入射角應(yīng)適當(dāng)大些，入射角和折射角的測(cè)量造成誤差，故入射角應(yīng)適當(dāng)大些， 以減小測(cè)量的相對(duì)誤差以減小測(cè)量的相對(duì)誤差 八、八、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 本實(shí)驗(yàn)可用半圓形玻璃磚代替長方形玻璃磚，做法如本實(shí)驗(yàn)可用半圓形玻璃磚代替長方形玻璃磚，做法如 下：下： 例例1(2011濟(jì)南模擬濟(jì)南模擬)在做測(cè)定玻璃折射率在做測(cè)定玻璃折射率n的實(shí)驗(yàn)時(shí)：的實(shí)驗(yàn)時(shí)： (1)甲同學(xué)在紙上正確畫出玻璃磚的兩個(gè)界面甲同學(xué)在紙上正確畫出玻璃磚的兩個(gè)界面ab和和cd時(shí)不慎時(shí)不慎 碰了玻璃磚使它向碰

17、了玻璃磚使它向ab方向平移了一些，如圖實(shí)方向平移了一些，如圖實(shí)6甲所示，甲所示， 其后的操作都正確但畫光路圖時(shí)，將折射點(diǎn)確定在其后的操作都正確但畫光路圖時(shí)，將折射點(diǎn)確定在ab和和 cd上，則測(cè)出的上，則測(cè)出的n值將值將_ 實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)誤差實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)誤差 圖實(shí)圖實(shí)6 (2)乙同學(xué)為了避免筆尖接觸玻璃面，畫出的乙同學(xué)為了避免筆尖接觸玻璃面，畫出的ab和和cd都比都比 實(shí)際界面向外側(cè)平移了一些，如圖實(shí)實(shí)際界面向外側(cè)平移了一些，如圖實(shí)6乙所示，以后的乙所示，以后的 操作均正確，畫光路圖時(shí)將入射點(diǎn)和折射點(diǎn)都確定在操作均正確，畫光路圖時(shí)將入射點(diǎn)和折射點(diǎn)都確定在ab 和和cd上，則所測(cè)出的上，則所測(cè)出

18、的n值將值將_ (3)丙同學(xué)在操作和作圖時(shí)均無失誤，但所用玻璃磚的兩丙同學(xué)在操作和作圖時(shí)均無失誤，但所用玻璃磚的兩 個(gè)界面明顯不平行這時(shí)測(cè)出的個(gè)界面明顯不平行這時(shí)測(cè)出的n值將值將_ 圖實(shí)圖實(shí)7 答案答案(1)不變不變(2)偏小偏小(3)不受影響不受影響 【例2】 用三棱鏡做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)，先在白紙上放好三 棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插入兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的 另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2擋住，接著在眼睛所在 的一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3 和P1、P2的像，在紙上標(biāo)出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖2 25所示 (1)在本題的圖上畫出所需的光

19、路在本題的圖上畫出所需的光路 (2)為了測(cè)出棱鏡玻璃的折射率，需要測(cè)量的量為了測(cè)出棱鏡玻璃的折射率，需要測(cè)量的量 是是_，_，在圖上標(biāo)出它們，在圖上標(biāo)出它們 (3)計(jì)算折射率的公式是計(jì)算折射率的公式是_ 例題例題3 3、某、某同學(xué)用圓柱形玻璃磚做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)同學(xué)用圓柱形玻璃磚做測(cè)定玻璃折射率的實(shí) 驗(yàn)先在白紙上放好圓柱形玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)插驗(yàn)先在白紙上放好圓柱形玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)插 上兩枚大頭針上兩枚大頭針P P1 1和和P P2 2，然后在圓柱形玻璃磚另一側(cè)觀察，然后在圓柱形玻璃磚另一側(cè)觀察， 調(diào)整視線使調(diào)整視線使P P1 1的像被的像被P P2 2的像擋住，接著在眼睛所在的一的

20、像擋住，接著在眼睛所在的一 側(cè)相繼又插上兩枚大頭針側(cè)相繼又插上兩枚大頭針P P3 3、P P4 4，使，使P P3 3擋住擋住P P1 1、P P2 2的像，的像， 使使P P4 4擋住擋住P P3 3和和P P1 1、P P2 2的像，在紙上標(biāo)出的大頭針位置和的像，在紙上標(biāo)出的大頭針位置和 圓柱形玻璃磚的邊界如圖所示圓柱形玻璃磚的邊界如圖所示 在圖上畫出所需的光路在圖上畫出所需的光路 為了測(cè)量出玻璃磚折射率為了測(cè)量出玻璃磚折射率 ，需要測(cè)量的物理量有，需要測(cè)量的物理量有 ， （要求在圖上標(biāo)出）（要求在圖上標(biāo)出） 寫出計(jì)算折射率的公式寫出計(jì)算折射率的公式 n n P P1 1 P P2 2 P

21、 P3 3 P P4 4 r r i i i i和和 r r rsin isin 例題例題4 4、用用一橫截面為半圓形的玻璃柱體做一橫截面為半圓形的玻璃柱體做“測(cè)定玻璃測(cè)定玻璃 折射率折射率”的實(shí)驗(yàn)，先在白紙上放好玻璃柱體的實(shí)驗(yàn)，先在白紙上放好玻璃柱體, ,在玻璃柱在玻璃柱 體的上側(cè)插上兩枚大頭針體的上側(cè)插上兩枚大頭針P P1 1和和P P2 2, ,然后在玻璃柱體的下然后在玻璃柱體的下 側(cè)觀察側(cè)觀察, ,調(diào)整視線使調(diào)整視線使P P1 1的像被的像被P P2 2擋住擋住. .接著在眼睛所在的接著在眼睛所在的 一側(cè)插兩枚大頭針一側(cè)插兩枚大頭針P P3 3、P P4 4, ,使使P P3 3擋住擋

22、住P P1 1、P P2 2的像的像. .P P4 4擋住擋住 P P3 3和和P P1 1、P P2 2的像的像, ,在紙上標(biāo)出的大頭針位置和玻璃柱體在紙上標(biāo)出的大頭針位置和玻璃柱體 輪廓如圖所示。輪廓如圖所示。 在本題的圖上畫出所需的光路在本題的圖上畫出所需的光路 為了測(cè)出棱鏡玻璃的折射率為了測(cè)出棱鏡玻璃的折射率, ,需要測(cè)量需要測(cè)量 的量是的量是 , , , , 在圖上標(biāo)出它們?cè)趫D上標(biāo)出它們. . 計(jì)算折射率的公式是計(jì)算折射率的公式是n n= = P P1 1 P P2 2 P P3 3 P P4 4 解：解：光路圖如圖所示光路圖如圖所示 O O r r i i 入射角入射角i i折射角折射角r r sinsini i/sin/sinr r. . 考點(diǎn)三、實(shí)考點(diǎn)三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 例題5、用三棱鏡做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)，先在 白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針 P1和P2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1 的像被P2擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭 針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像， P4擋住P3和P1、P2的像，在紙上標(biāo)出的大頭針位置 和三棱鏡輪廓如圖6所示 解析：(1)如圖7所示，連接P1、P2交AB于O點(diǎn)，連接P3、 P4交AC于O點(diǎn)，連接OO，