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光给了我们一个明亮的世界，可是它自己却像一团谜。人们不断争论光的问题。光学是物理学中一门古老的学科，又是现代科学领域中最活跃的前沿科学之一，具有强大的生命力和不可估量的发展前景。
第四章 光
第1节 光的折射
光射到界面时，部分光能进入另一种介质，同时又有部分光回到原来的介质。这样的现象分别叫光的折射和反射。
一、反射定律和折射定律
平面镜
入射光线
反射光线
法线
入射角
反射角
1、光的反射：光射到介质1、介质2的界面时，一部分光返回到介质1的现象。
（3）反射光线、入射光线关于法线对称
O
A
B
（4）光路可逆：沿原来的反射光线入射，将沿原来入射光线射出
（1）反射光线、入射光线、法线共面
（2）反射角等于入射角（光线与法线的夹角）
（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
2、光的折射：光从介质1斜射入介质2时，传播方向发生改变的现象。
θ1
θ2
空气
水
折射光线
入射光线
（3）当入射角增大时，折射角也随着增大
（4）光路可逆：沿原来的折射光线入射，将沿原来入射光线射出
规律：
当光从空气（光疏介质）斜射入水中（光密介质）时，折射角小于入射角 。
当光从水（光密介质）斜射入空气（光疏介质），折射角大于入射角。
回顾初中：入射角、折射角大小关系与介质的关系
那么，入射角和折射角到底有什么定量关系呢？
我们让光从空气射入玻璃中，记录下多个入射角和折射角，找出这些数据之间的定量关系：
光由空气射入玻璃时入射角θ1 和折射角θ2 的数值表:
分析表格数据思考：入射角和折射角有什么定量关系呢？
入射角正弦和折射角正弦比值相等
斯涅耳定律
=
K (定值)
即：
光由空气射入玻璃时入射角正弦与折射角正弦的比值是一个常数，
那么：是不是光从任何一种介质进入另一种介质，这个比值都的不变的呢？
　 威里布里德·斯涅尔（1591-1626），荷兰数学家和物理学家，曾在莱顿大学担任数学教授。斯涅尔最早发现了光的折射定律，使几何光学的精确计算成为了可能。折射定律是几何学的最重要基本定律之一。斯涅尔的发现为几何光学的发展奠定了理论基础，把光学发展向前大大的推进了一步。
=
K (定值)
sinθ1/sinθ2
1.51
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
入射角θ1
10
20
30
40
50
60
70
80
折射角θ2
6.6
13.2
19.5
25.4
30.7
35.3
38.8
41.1
玻璃
水
折射角θ2
7.5
14.9
22.1
28.9
35.2
40.6
45
47.8
sinθ1/sinθ2
1.33
1.33
1.33
1.33
1.33
1.33
1.33
1.33
金刚石
折射角θ2
4.1
8.1
11.9
15.4
18.5
21
22.9
24
sinθ1/sinθ2
2.42
2.43
2.42
2.42
2.41
2.42
2.41
2.42
空气
光从一种介质进入到另一种介质时，总有入射角的正弦值与折射角的正弦值成正比。
但是不同介质，这个比值不同；即可以用这个比值反应介质对光的折射本领。
sini
sinr
n =
2. 公式：
二、折射率
1. 定义：光从真空射入某种介质时，入射角i与折射角r的正弦比值，叫做该介质的绝对折射率，简称折射率（n）。
4.说明：
(1)n的大小与介质有关，与i和r无关，对于确定介质，n是定值
(2)折射率无单位，任何介质的折射率皆大于1(n>1)（原因呢？）
3.决定式：某介质的折射率，等于光在真空中的速度c与光在介质中的速度v之比：
n =
c
v
5.几种介质的折射率
真空折射率 = 1
6. 意义：反映介质对光的偏折能力的大小
7.折射原因：光在不同介质中的速度不同
你能解释其中的原因吗？
例题：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．如图甲所示，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，如图乙所示，C、B两点相距d/4．（ ， ） 求：
（1）试在图乙中画出光路的示意图；
（2）油的折射率；
（3）光在油中传播的速度．
问题：玻璃是一种透明介质，光从空气入射到平行玻璃砖的界面上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？
三、实验：测玻璃砖的折射率
空气
玻璃
1、原理：折射定律
2、方法：用插针法研究某一条光线经过平行玻璃砖，测出折射角和入射角。
空气
玻璃
i=
r=
界面
法线
3、实验器材：玻璃砖、白纸 、大头针若干、铅笔、直尺、量角器
Ｏ'
Ｂ
Ｃ
Ｄ
（1）将白纸用图钉固定在木板上
（2）在白纸上画一条线aa’作为界面，过aa’上的一点O画法线N’N,并画AO作为入射光线
（3）把玻璃砖放在白纸上，使它的一边与aa’对齐 ，确定玻璃砖的另一界面bb’
具体步骤：
（4）在直线AO上竖直插大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线让P2挡住P1的像。再在另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、P2、P1的像，记下P3、P4位置
（6）连接OO’，入射角i=∠AON’,折射角r＝ ∠NOO’，用量角器量出入射角和折射角，求出对应的正弦值，记录在表格中
（5）移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线BO’与bb’交于O’，直线BO’代表沿AO方向入射光通过玻璃砖后的传播方向
（7）用上述方法求出入射角分别为300、450、600时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中
（8）算出不同入射角时的入射角与折射角的正弦比值，最后求出几次实验的平均值为折射率
5、注意事项：
（1）入射角一般取15o→75o为宜 （太小，相对误差大；太大,使折射光线弱，不易观察）
（2）插针要竖直，且间距适当大些（精确确定光路）
（3）插针法实验，玻璃砖不能动（移动会改变光路图 ）
（4）确定边界线时严禁把玻璃砖当尺子用(损坏玻璃砖)，画边界线时描两点确定边界线
（5）玻璃砖宽度在5cm以上（让折射光线长点以减小误差）
6、数据处理：
（1）计算法：量角度计算。
（2）作图法：画一个圆与折射、入射光线相交于A、E两点，从交点作两条与法线垂直的线段，量出两条AN'和NE的线段长度。
人在水上看到物体的像，比实际物体位置偏上，感觉水比较浅。
假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比（ ）
A.将提前 B.将延后 C.不变
D.在某些地区将提前,在另一些地区将延后
没有大气
有大气
B
练习：空中有一只小鸟，距水面3m，其正下方距水面4m深处有一条鱼。已知水的折射率为4/3，则鸟看水中的鱼离它 m，鱼看天上的鸟离它 m
6
8

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