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4.1 光的折射
第四章 光
教学目的
1.认识光的折射现象，知道法线、入射角、折射角的含义。
2.理解折射定律会利用折射定律解释相关光现象和计算有关问题。
3.知道折射光路是可逆的，并能用来处理有关的问题.
4.理解折射率的概念，会通过实验测定玻璃的折射率。
5.知道折射率的定义及其与光速的关系，并能用来进行有关的计算.
学习任务
1.认识光的折射现象，知道法线、入射角、折射角的含义。
2.理解折射定律会利用折射定律解释相关光现象和计算有关问题。
3.知道折射光路是可逆的，并能用来处理有关的问题.
4.理解折射率的概念，会通过实验测定玻璃的折射率。
5.知道折射率的定义及其与光速的关系，并能用来进行有关的计算.
问题
水中的鱼看到小昆虫是在昆虫实际位置的上方还是下方？
光的反射与折射
光的反射：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返回到第1种介质的现象。
光的折射：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时另一部分光会进入第2种介质现象。
反射光线有何规律？
光的反射定律
界面
入射光线
反射光线
法线
入射角
反射角
1、反射光线与入射光线、法线在同一平面
2、反射光线和入射光线分居法线两侧
3、反射角等于入射角
光路可逆
光的反射与折射
光的反射：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返回到第1种介质的现象。
光的折射：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时另一部分光会进入第2种介质现象。
折射光线有何规律？
光的折射
i
r
1、折射光线与入射光线、法线在同一平面
2、折射光线和入射光线分居法线两侧
折射角与入射角有什么关系？
入射角
折射角
描述下折射角与入射角的变化关系
折射定律
人类经历了一千多年的时间，从积累的入射角i和折射角r的数据中寻求两者之间的定量关系。
光由空气射入玻璃时入射角i和出射角r的数值表
折射定律：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
式中n12是比例常数，它与入射角、折射角的大小无关，只与两种介质的性质有关
折射率
光从真空射入介质的情形。这时式中的常数n12可以简单地记为n。
折射率：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
说明：
1.n的大小与介质有关，与θ1和θ2无关，对于确定的介质，n是定值，不能说n∝sinθ1或n∝1/sinθ2
2.折射率无单位，任何介质的折射率皆大于1。
折射率
研究表明：光在不同介质中的速度不同，这正是发生折射的原因。
不同颜色的光折射率不一样
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
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
例题
如图4.1-4 ，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，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距d/4。求油的折射率和光在油中传播的速度。
例题
如图4.1-4 ，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，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距d/4。求油的折射率和光在油中传播的速度。
解 因为底面直径与桶高相等，
所以∠AON ＝∠BON′＝ 45
由ON′＝2CN′可知
因此，油的折射率
因为 ，所以光在油中的传播速度
光的折射
议一议：
1、光的折射光路是否也可逆
2、从空气中看水里鱼，是在鱼实际位置的上方还是下方？
3、从水中看岸上人，是在人实际位置的上方还是下方？
光的折射
比实际物体位置偏上，看起来比实际深度浅。
渔民叉鱼
比实际物体位置偏上，看起来比实际深度高。
蒙气差现象
有大气时看到太阳更早,没有大气时将迟一些看到太阳
小结
1.光的反射: 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返回到第1种介质的现象。
反射定律：反射光线与入射光线、法线在同一平面，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角
2.光的折射：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时另一部分光会进入第2种介质现象。
折射定律：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。
3.折射率：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，叫作这种介质的折射率
小试牛刀
玻璃中有一个球形气泡。一束平行光射入气泡，下列光路图中正确的是( )
A. B.
C. D.
B
小试牛刀
球表面大气对光的折射率随高度的增加逐渐减小。一束太阳光从大气层中某点射入，此后光的传播路径可能正确的是( )
A. B.
C. D.
C
小试牛刀
一束复色光沿AO方向由真空射向半圆柱状的玻璃砖，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示，则( )
A. 真空中a光的波长比b长
B.a光在玻璃中的传播速度比b大
C.a光在玻璃中的波长比其在真空中的长
D.a、b光在玻璃砖中传播的时间相等
D
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