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4.1.1光的折射
第四章 光
折射定律
折射率
光的色散
生活中的折射
01
02
03
04
目录
CONTENTS
折射定律
PART 1
初中已经总结出光的折射规律如下：
（1）三线共面：入射光线与折射光线、法线在同一平面内。
（2）两线分居：折射光线与入射光线分居在法线的两侧。
（3）空气中的角大：当光线从空气斜射入其它介质时，折射光线靠近法线；当光从其它介质斜射入空气中时折射光线远离法线。
（4）伴随增大：当入射角增大时，折射角也增大。
（5）垂直不变：当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向不变。
（6）光路可逆：在光的折射现象中，光路是可逆的。
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定律呢？
入射角i
10
30
40
50
60
70
80
折射角r
6.6
19.5
25.4
30.7
35.3
38.8
41.1
i / r
折射角和入射角的关系：以光从空气射入玻璃为例
空气
玻璃
i
r
1.51
1.54
1.57
1.63
1.70
1.80
1.95
i /r2
0.229
0.079
0.062
0.053
0.048
0.046
0.047
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。1621 年，荷兰数学家斯涅耳在分析了大量实验数据后，找到了两者之间的定量关系。
=n（n为常数）
将玻璃换成其它介质，入射角和折射角的正弦之比具有相同的结论，并把它总结为光的折射定律(refraction law)
sini/sinr
1.51
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
折射角和入射角的关系：以光从空气射入玻璃为例
入射角i
10
30
40
50
60
70
80
折射角r
6.6
19.5
25.4
30.7
35.3
38.8
41.1
i / r
1.51
1.54
1.57
1.63
1.70
1.80
1.95
空气
玻璃
i
r
介质I
介质II
显然：tOA=tO/A/
θ1
θ2
A
A/
B
B/
O
O/
则：tAB=tA/B/
=Δt

θ1
θ2
xAB=AB/sinθ2
xA/B/=AB/sinθ1

=n
=vIIΔt

证明：
思考1：光的入射角与折射角的正弦为什么成正比呢？
C
C/
显然：tBC=tB/C/
(折射率)
sini/sinr
1.51
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
入射角i
10
20
30
40
50
60
70
80
折射角r
6.6
13.2
19.5
25.4
30.7
35.3
38.8
41.1
玻璃
水
折射角r
7.5
14.9
22.1
28.9
35.2
40.6
45
47.8
sini/sinr
1.33
1.33
1.33
1.33
1.33
1.33
1.33
1.33
金刚石
折射角r
4.1
8.1
11.9
15.4
18.5
21
22.9
24
sini/sinr
2.42
2.43
2.42
2.42
2.41
2.42
2.41
2.42
空气
空气
i
r
思考：在都从空气射入的情况下，哪种材料对光的偏折更厉害？
折射角和入射角的关系：光从空气射入各种介质
一、折射定律
1.光的反射和折射:一般来说,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。
2.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,即 。
3.对折射定律的理解：
①、式中的 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。
光的折射定律:
②、当入射角 ，即垂直界面入射时，折射角 ，是折射中的特殊现象。
③、在折射现象中，光路也是可逆的。
例1.(2024江苏淮安期中)如图所示,一束光线斜射
入容器中,在容器底部形成一个光斑。向容器中逐
渐注水过程中,图中容器底部光斑 (　　)
A.向左移动
B.向右移动
C.在原位置不变
D.无法确定
A
例2.(经典题)如图所示,在水中A处有一条鱼,但岸上的人却
看到这条鱼在B处,选项中的四幅光路图中,能正确说明产生
这一现象原因的是 (　　)
　　　　
　　　　
D
折射率
PART 2
下面我们来讨论光从真空中射入介质的情形，上式中的常数 可以简单记为 。
这个常数 与介质有关系，是一个反映介质的光学性质的物理量。常数 越大，光线以相同入射角从真空中斜射入这种介质时偏折的角度越大。
介质 常数
水 1.33
玻璃 1.50
金刚石 2.42
光从真空射入某种介质时，入射角i与折射角r的正弦值之比值叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。用符号n表示。
注意:①n由材料决定，与i、r无关
1.定义：

2.定义式：

介质
i
真空
法线
r


二、折射率
介质 折射率 介质 折射率
金刚石 2.42 氯化钠 1.54
二硫化碳 1.63 酒精 1.36
玻璃 1.5-1.8 水 1.33
水晶 1.55 空气 1.00028
几种介质的折射率
光从真空射入某种介质时，入射角i与折射角r的正弦值之比值。
②n值大于1，n空气约等于1
1.定义：
③速度大角度大，真空中的角度永远大于介质中的角度。
二、折射率
2.定义式：
介质
i
真空
法线
r
注意:①n由材料决定，与i、r无关
（介质和入射光的频率有关）



④光在气、液、固中速度大小与机械波相反
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。
⑥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。
⑦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。
3.相对折射率
：光从介质1射入介质2时,入射角θ1的正弦与折射角θ2的正弦之比叫作介质2对介质1的相对折射率,通常用n12表示。
设介质1的绝对折射率为n1,介质2的绝对折射率为n2,则n12= = = = =
。

D
例4.如图所示,一个储油桶的底面直径与高相等。当
桶内没有油时,从点A恰能看到桶底边缘的点B。当
桶内装满油时,仍沿AB方向看去,恰能看到桶底上的
中点C。由此可知油的折射率为 (　　)

A


A
例6.(2024河南新乡一模)如图所示,ABC是某三棱镜的横
截面,∠B=30°,∠C=90°,直角边AC=2L,一平行于BC的单
色光从斜边上的D点射入棱镜,经棱镜两次折射后,从AC边
的中点E射出,出射光线与AC边的夹角θ=30°。已知光在
真空中的传播速度为c,下列说法正确的是 (　　)

ABD
光的色散
PART 3
牛顿于1666年最先利用三棱镜观察到了这种现象。
i
思考2：牛顿的光的色散实验说明什么问题？
n不仅跟材料有关，还与光的f有关。
①白光是由各种单色光组成的复色光，各种单色光的频率不同，
②红光到紫光的f在 ，
不同光对同一种玻璃，折射率n不同。
1.定义:
白光经三棱镜被分成红橙黄绿蓝靛紫的现象
2.原因:
3.特点:
③同种材料对f越大的光n越____
大
增大
三、光的色散
例7.如图所示是同一种光线以相同的入射角从空气射入三种不同介质时的折射情况，则同一种光线在三种介质中光的传播速度最小的是（　　）
A．介质甲
B．介质乙
C．介质丙
D．三种介质均一样
C
例8.(2024安徽皖豫联盟联考)如图所示,一束复色光从空气
射到一块长方体玻璃砖上表面后分成两束单色光a、b,光
束a、b与法线的夹角分别为α、β,则光束a、b通过玻璃砖
的时间之比为 (　　)
A.sin2β/sin2α　B.sin2α/sin2β　　　　
C.cosα/cosβ　 D.sinα/sinβ
A
例9.(2023广东潮州期末)如图,一束由红光和紫光组成的
复色光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖,在玻璃砖底面
上的入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线,则 (　　)
A.光束a是紫光
B.光束b是红光
C.红光在这块半圆形玻璃砖中的传播时间短
D.紫光在这块半圆形玻璃砖中的传播时间短
C
生活中的折射
PART 4
思考3：人们看到雨后彩虹形成的原因是什么？
思考3：人们看到雨后彩虹形成的原因是什么？
思考4：水中的筷子为什么看起来变弯了？
P
P′
思考4：水中的筷子为什么看起来变弯了？
结论：人看水中的物体位置有点偏高，越深则看起来的位置偏的越高。
思考5：人斜着看水中的物体的像会在物体的正上方吗？
结论：偏向观察者
思考6：从正上方看，实际深度H实和视觉深度H视有什么关系？
H实
H视
从正上方看
i
r
x
H实
H视
r
i
当θ很小时:tanθ≈sinθ
=n
思考5：人斜着看水中的物体的像会在物体的正上方吗？
结论：偏向观察者
思考6：从正上方看，实际深度H实和视觉深度H视有什么关系？


A
例11.(多选)如图所示，把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和
半径为d的半球体B放在报纸上，且让半球的凸面向上。从B正上方
(对B来说是最高点)分别观察A、B中心处报纸上的文字，下面的观
察记录正确的是(　　)
A．看到A中的字比B中的字高
B．看到B中的字比A中的字高
C．看到A、B中的字一样高
D．看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高
AD
思考7：井中的青蛙看岸上的物体的位置偏向哪里？
偏向上方。
井中的青蛙看井口的宽度是偏大还是偏小？
偏小。
是否正上方？
偏向观察者。
例12.如图所示，井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井(水面在井口之下)，两井底部各有一只青蛙，则(　　)
A．水井中的青蛙觉得井口大些，
晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
B．枯井中的青蛙觉得井口大些，
晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
C．水井中的青蛙觉得井口小些，
晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星
D．两只青蛙觉得井口一样大，
晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
B
谢
谢
聆
听

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