光的折射定律

1、光的折射定律光的折射定律當(dāng)窄光束由空氣斜射向玻璃表面時，入射光當(dāng)窄光束由空氣斜射向玻璃表面時，入射光的反射和折射現(xiàn)象是怎樣的？的反射和折射現(xiàn)象是怎樣的？實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)演示 光從一種介質(zhì)射入到另一種介質(zhì)時傳光從一種介質(zhì)射入到另一種介質(zhì)時傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象，叫做光的折射播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象，叫做光的折射 結(jié)論：光從空氣射到玻璃上，在界面上一部分光發(fā)結(jié)論：光從空氣射到玻璃上，在界面上一部分光發(fā)生反射，回到空氣中；另一部分光射入玻璃中，并改變生反射，回到空氣中；另一部分光射入玻璃中，并改變了原來的傳播方向了原來的傳播方向空氣空氣折射定律折射定律12空氣空氣水水NNAOB 在初中已經(jīng)學(xué)過，折射光線在初

2、中已經(jīng)學(xué)過，折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線位于法線的折射光線和入射光線位于法線的兩側(cè)，但是，入射角和折射角之兩側(cè)，但是，入射角和折射角之間究竟有怎樣的定量關(guān)系呢？間究竟有怎樣的定量關(guān)系呢？16211621年，荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳終于年，荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳終于找到了入射角和折射角之間的規(guī)找到了入射角和折射角之間的規(guī)律律斯斯涅涅耳耳現(xiàn)在現(xiàn)在, ,我們就來通過實(shí)驗(yàn)我們就來通過實(shí)驗(yàn), ,追尋前追尋前人的足跡人的足跡, ,一起探究入射角和折一起探究入射角和折射角之間的定量關(guān)系射角之間的定量關(guān)系. .光的折射規(guī)律光的折射規(guī)律：探究實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)12空氣玻璃N

3、NAOB光由空氣射入玻璃時入射角光由空氣射入玻璃時入射角1和折射角和折射角2的數(shù)值表的數(shù)值表:入射角入射角1折射角折射角2折射定律折射定律12空氣空氣玻璃玻璃NNAOB斯斯涅涅耳耳 入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，如果用入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，如果用n n來表示來表示這個比例常數(shù)，就有：這個比例常數(shù)，就有：光的折射定律（斯涅耳定律）光的折射定律（斯涅耳定律）nrisinsin折射定律折射定律斯斯涅涅耳耳12空氣空氣玻璃玻璃NNAOB 折射定律的理解：折射定律的理解：（1 1）折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)）折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi). .（2 2）折射光線，入射光線

4、在法線兩側(cè)）折射光線，入射光線在法線兩側(cè)（3 3） ，n n為折射率，它是反映介質(zhì)的光為折射率，它是反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量學(xué)性質(zhì)的物理量21sinsinn折射率折射率 光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，雖然入射角的正光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)n n，但是對不同的介，但是對不同的介質(zhì)來說，這個常數(shù)質(zhì)來說，這個常數(shù)n n是不同的，它是一個反應(yīng)介質(zhì)光是不同的，它是一個反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，物理學(xué)中把光從真空射入某種介質(zhì)學(xué)性質(zhì)的物理量，物理學(xué)中把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角與折射角的正弦之比，叫做這種發(fā)生折射時，入

5、射角與折射角的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的折射率介質(zhì)的折射率rinsinsin在物理學(xué)中，把光從真空射入在物理學(xué)中，把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角i i與折射角與折射角r r的正弦值之比值，叫的正弦值之比值，叫做這種介質(zhì)的做這種介質(zhì)的折射率折射率。介質(zhì)的折介質(zhì)的折射率射率思考思考:為什么光從真空為什么光從真空(空氣空氣)進(jìn)入某種介質(zhì)時進(jìn)入某種介質(zhì)時,傳播方傳播方向會發(fā)生改變向會發(fā)生改變?是什么因素導(dǎo)致了這種方向的變化是什么因素導(dǎo)致了這種方向的變化?類比類比1:機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時傳播方機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時傳播方向也發(fā)生了改變，這是因?yàn)闄C(jī)械

6、波在不同介質(zhì)中向也發(fā)生了改變，這是因?yàn)闄C(jī)械波在不同介質(zhì)中的傳播速度不同引起的的傳播速度不同引起的,規(guī)律規(guī)律: 21sinsinvvri類比類比2:線軸從平滑桌面滾入粗糙區(qū)域時線軸從平滑桌面滾入粗糙區(qū)域時,前進(jìn)方向發(fā)前進(jìn)方向發(fā)生改變生改變.這是因?yàn)榫€軸在不同介質(zhì)上的滾動速度不同這是因?yàn)榫€軸在不同介質(zhì)上的滾動速度不同導(dǎo)致的導(dǎo)致的.速率差距越大速率差距越大,偏轉(zhuǎn)程度越大偏轉(zhuǎn)程度越大.猜想猜想:光的折射現(xiàn)象也是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)中傳播速光的折射現(xiàn)象也是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)中傳播速度不同引起的度不同引起的.且規(guī)律同上且規(guī)律同上.21sinsinvvri材料展示材料展示: 光在不同介質(zhì)中的傳播速度光在不同介質(zhì)中

7、的傳播速度:真空真空:3.0 x 10*8 m/s 空氣空氣:2.99 x 10*8 m/s水水: 2.25 x 10*8 m/s 玻璃玻璃: 2.00 x 10*8 m/s 幾種常見物質(zhì)的折射率幾種常見物質(zhì)的折射率物質(zhì)物質(zhì)折射率折射率物質(zhì)物質(zhì)折射率折射率空氣空氣1.0028有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃1.50冰冰1.31水晶水晶1.55水水1.33玻璃玻璃1.5-1.9酒精酒精1.36金剛石金剛石2.42由計算可知由計算可知:21sinsinvvrin 所以，光的折射現(xiàn)象是光在介質(zhì)中傳播時速度的變所以，光的折射現(xiàn)象是光在介質(zhì)中傳播時速度的變化引起的化引起的. .某種介質(zhì)的絕對折射率某種介質(zhì)的絕對折射率:

8、 :光從真空中進(jìn)入這種介質(zhì)時光從真空中進(jìn)入這種介質(zhì)時: :介質(zhì)介質(zhì)2對介質(zhì)對介質(zhì)1的相對折射率的相對折射率:光從介質(zhì)光從介質(zhì) 1進(jìn)入介質(zhì)進(jìn)入介質(zhì)2時時,122121sinsinnnvvrin1vcn122121sinsinnnvvrin推廣推廣:既然既然 由介質(zhì)決定由介質(zhì)決定,即意味著當(dāng)即意味著當(dāng)光從介質(zhì)沿光從介質(zhì)沿r角返回時角返回時,必以必以i角射回真空角射回真空(空氣空氣)中中,與原光路重合與原光路重合,ir空氣空氣水水所以所以,光路是可逆的光路是可逆的.nrisinsin例題：如圖所示，一塊兩對面平行的玻璃磚的厚度為例題：如圖所示，一塊兩對面平行的玻璃磚的厚度為L，現(xiàn)測得該玻璃磚的折射率

9、為現(xiàn)測得該玻璃磚的折射率為1.73，如果光從上表面射，如果光從上表面射入的入射角入的入射角i為為600時，求：時，求：（1）從下表面射出玻璃磚的光線相對于入射光線的側(cè)）從下表面射出玻璃磚的光線相對于入射光線的側(cè)移移d；（2)光在玻璃磚中傳播的時間光在玻璃磚中傳播的時間t。rinsinsin解：設(shè)光從空氣進(jìn)入玻璃時的折射角為解：設(shè)光從空氣進(jìn)入玻璃時的折射角為r，則，則把把i和和n的值代入可得的值代入可得r=300，從而有，從而有=i-r=300由幾何關(guān)系得：由幾何關(guān)系得：AB=AC/cosr= d=ABsin= L332L33cLncABvABt2.應(yīng)用應(yīng)用1 1： 人在水上看到人在水上看到物體

10、的像，比實(shí)際物體的像，比實(shí)際物體位置偏上，感物體位置偏上，感覺水比較淺。覺水比較淺。.s.soo11 12從上向下看從上向下看, ,nHh折射率實(shí)際深度視深 從下向上看從下向上看, ,視高視高h(yuǎn)=nHh=nHBdD 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, ,那么人那么人們觀察到的日出時刻與存在大氣層的情們觀察到的日出時刻與存在大氣層的情況相比況相比, ,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.不變不變應(yīng)用應(yīng)用2 2：沒有大氣沒有大氣有大氣有大氣有大氣，看到太陽更早沒有大氣，將遲一些看到太陽

11、一束白光經(jīng)過棱鏡后會發(fā)生什么現(xiàn)象一束白光經(jīng)過棱鏡后會發(fā)生什么現(xiàn)象?應(yīng)用應(yīng)用3 3： 白光經(jīng)過白光經(jīng)過棱鏡后在棱鏡后在光屏上形光屏上形成一條彩成一條彩色的亮帶色的亮帶（光譜光譜） 紅光在上端，紫光在最下端. 同種介質(zhì)對不同顏色的光同種介質(zhì)對不同顏色的光的偏折角度不同；的偏折角度不同；同種介質(zhì)對不同顏色的光的折射率不同同種介質(zhì)對不同顏色的光的折射率不同白光實(shí)際上是由各種單色光組成的復(fù)色光白光實(shí)際上是由各種單色光組成的復(fù)色光.光的色散色散色散 A、復(fù)色光在介質(zhì)中由于折射率不同而分解成、復(fù)色光在介質(zhì)中由于折射率不同而分解成單色光的現(xiàn)象叫做光的色散。單色光的現(xiàn)象叫做光的色散。 B、色散的原因：、色散的原

12、因： C、光譜：、光譜： 色散時產(chǎn)生的（按一定順序排列的）色散時產(chǎn)生的（按一定順序排列的）彩色光帶叫做光譜。彩色光帶叫做光譜。 同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同。同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同。 色光色光物理量物理量公式公式紅橙黃綠藍(lán)靛紫紅橙黃綠藍(lán)靛紫頻率頻率 f小小 - 大大偏向角偏向角小小 - 大大絕對折射率絕對折射率 n n=c/v小小 - 大大同一介質(zhì)中的同一介質(zhì)中的速度速度 v n=c/v大大 - 小小同一介質(zhì)中的同一介質(zhì)中的波長波長 ? = v/f大大 - 小小真空中的速度真空中的速度相等相等真空中的波長真空中的波長 ?=c/f大大 - 小小 例：光線以例：光線以3030的入射角從玻璃射向空氣，的入射角從玻璃射向空氣，它的反射光線與折射光線成它的反射光線與折射光線成90 90 夾角，則夾角，則玻璃的折射率為玻璃的折射率為？ri玻璃玻璃空氣空氣 3例一如圖一個儲油桶的底面直徑與高均為如圖一個儲油桶的底面直徑與高均為d當(dāng)當(dāng)桶內(nèi)沒有油時，從某點(diǎn)恰能看到桶底邊桶內(nèi)沒有油時，從某點(diǎn)恰能看到桶底邊緣的某點(diǎn)。當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高的緣的某點(diǎn)。當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時，仍沿方向看去，恰好看到桶一半時，仍沿方向看去，恰好看到桶低上的點(diǎn)低上的點(diǎn)C，兩點(diǎn)距離，兩點(diǎn)距離d/4