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第4 节 光的折射
课堂引入
哪些是光的折射现象
有趣的光的折射现象
阳光照射水面时，我们能够看到水中的鱼和草，同时也能看到太阳的倒影，这说明：光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光返回到空气中。一般说来，光从第 1 种介质射到该介质与第 2 种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质，这个现象叫作光的反射；另一部分光会进入第2种介质，这个现象叫作光的折射。光在反射时遵从反射定律，光在折射时遵从什么规律呢？
一、探究折射角与入射角的关系
入射光线与法线的夹角θ1称为入射角；
折射光线与法线的夹角θ2称为折射角。
光的反射和折射同时发生
定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫做光的折射．
结论：
① 折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧。
②当光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。
③当入射角增大时，折射角也随着增大。
改变入射光线的方向观察实验现象？
①折射光线、入射光线、法线在同一平面内
②折射光线和入射光线分居法线两侧
入射角、折射角有什么关系呢 ？
二、光的折射定律
1621 年，荷兰数学家斯涅耳在分析了大量实验数据后，找到了两者之间的关系，并把它总结为光的折射定律（refraction law）：
斯涅耳
折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与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；
（1）式中 的比例常数与入射角、折射角的
大小无关，只与两种介质的性质有关。
（2）折射现象中光路是可逆的；
（3）光的传播方向:光从一种介质进入另一种
介质时,传播方向一般要发生变化。并非一定变化,当光垂直界面入射时,传播方向就不发生变化。
（4）光的传播速度:光从一种介质进入另一种介质时,传播速度一定发生变化,当光垂直界面入射时,光的传播方向虽然不变,但也属于折射,光传播的速度发生变化。(5)光从一种介质进入另一种介质时,折射角与入射角的大小关系不要一概而论,要视两种介质的折射率大小而定。
(6)当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时,入射角大于折射角,当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时,入射角小于折射角。
光的折射定律的说明：
例：如图一个储油桶的底面直径与高均为d．当桶内没有油时，从某点Ａ恰能看到桶底边缘的某点Ｂ。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿ＡＢ方向看去，恰好看到桶低上的点C，ＣＢ两点距离d/4．求油的折射率和光在油中传播的速度。
Ｂ
Ａ
d
C
A
F
D
O
B
C
G
O
A
C
B
G
D
F
因底面直径和桶高相等,由此可知
∠AOF= ∠ABG=450
又∵OD=2CD
油的折射率
光在油中的传播速度
解:
光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率（refractive index），用符号 n 表示。真空的折射率为 1，空气的折射率近似为 1
三、折射率
1、由光的折射定律，n是个没有单位的常数；
2、对不同介质，n的数值不同。比如，光从真空射入玻璃时，n约为1.50；光从真空射入水中时，n约1.33。可见，n与介质有关系，是反映介质光学性质的物理量。
3、折射率与光速的关系:某种介质的折射率,等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比,即n= 。
4、特点:任何介质的折射率都大于1。
5、折射率反映介质对光的偏折作用，n越大光线偏折越厉害。
光的折射律的说明
6、由于光在真空中的传播速度 c 大于光在任何其他介质中的传播速度 v，因而任何介质的折射率 n 都大于 1。所以，光从真空射入任何介质时，sin θ1 都大于 sin θ2，即入射角总是大于折射角。下表列出了几种介质的折射率。
7、折射率是衡量材料光学性能的重要指标。根据折射定律，可以测量材料的折射率。
几种介质的折射率：
介质 折射率
金刚石 2.42
二氧化碳 1.63
4、真空本身的折射率 n =1，所有介质的折射率大于1
介质 折射率
岩盐 1.55
酒精 1.36
水晶 1.55
玻璃 1.5-1.8
水 1.33
空气 1.00028
利用光的折射解决实际问题
铅笔弯曲的现象
【例】一个圆柱形筒，直径为12 cm，高为16 cm.人眼在筒侧壁上方某处观察，所见筒侧壁的深度为9 cm，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧壁的最低点，求：
(1)此液体的折射率；
(2)光在此液体中的传播速度．
例、一条光线以40°的入射角从真空射到平板透明材料上,光的一部分被反射,一部分被折射,折射光线与反射光线的夹角可能是 (　　)
A.小于40°　　　　　　 B.在50°～100°
C.在100°～140° D.大于140°
C
【答案】：C
【解析】：由 =n>1,得折射角θ2<θ1=40°,
由反射定律得θ3=θ1=40°,如图所示,故折射光
线与反射光线的夹角φ=180°-θ3-θ2=140°-θ2,
所以100°<φ<140°,故C正确。

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