第四章  第一节 光的折射定律

教学目标

1、知识与技能[来源:学科网ZXXK] 

（1）掌握光的反射及反射定律；

（2）掌握光的折射及折射定律；[来源:学,科,网]

（3）掌握介质的折射率的概念，了解介质的折射率与光速的关系。

2、过程与方法：由观察实验现象入手，通过教师引导，帮助学生分析、概括出相应结论。培养学生的观察能力，训练学生的分析、概括能力。

3、情感、态度与价值观：在实验中养成实事求是的科学态度。初步领略折射现象的美妙，获得对自然现象、对生活的热爱、亲近的情感。

教学重点：光的折射定律、折射率。折射率是反映介质光学性质的物理量，由介质来决定。

教学难点：光的折射定律和折射率的应用，用光的折射规律解释有关现象

教学方法：引导、探究[来源:Z,xx,k.Com]

教学用具：PPT课件、多媒体演示仪源:学科网ZXXK]

（一）引  入

通过观察书左上角的图片我们可以看到当光射到两种介质的分界面时，一部分光仍回到原来的介质里继续传播，另一部分光进入第二种介质继续传播的。我们把回到原来介质传播的现象叫做光的反射，进入另一种介质的现象叫做光的折射。这节课我们就来研究一下这两种现象的特点。

（二）新课教学

1.在初中我们已经学过了有关光的反射的相关知识，现在我们一起来回顾一下关于光的反射有哪些特点呢？

光的反射：当光射到两种介质的分界面时，一部分光仍回到原来的介质里继续传播的现象叫做光的反射.

光的反射定律：反射光线与入射光线与法线在同一平面上；反射光线和入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角 。可归纳为：“三线共面，两线分居，两角相等”。光路具有可逆性。

2. PPT展示几幅图片主要包括：

看不见铜币（没加水）  看得见铜币（加水后）

池底变浅    折断的铅笔

提问：为什么会发生这种现象呢？

学生回答：因为发生了折射现象。

那么关于折射现象我们已经学过了的知识有哪些呢？

光的折射：当光射到两种介质的分界面时，一部分光进入第二种介质继续传播的现象叫做光的折射。

我们已经学过了的折射光线与入射光线与法线在同一平面上；折射光线和入射光线分居在法线的两侧，那么折射角与入射角之间有什么关系呢？

这就需要我们通过实验来探究了，下面我们一起来看看这样两个实验，看看能不能找到折射角与入射角之间的关系。

播放第一个实验：光从空气射入玻璃中，学生认真观看并记录下相关数据

通过观察数据我们可以发现无论入射角折射角怎么变化，它们的正弦值之比为一一常数。

这是光从空气射入玻璃中我们得出的结论，那么要是光从空气射入其他介质当中是否也遵循这个规律呢？接下来我们一起来看看第二个实验。

播放第二个实验：光从空气射入水中，学生认真观看并记录下相关数据

通过观察数据我们发现光从空气射入水中，也满足入射角与折射角的正弦值之比为一一常数，这一规律。

实验结论：

  在误差允许的范围内，入射角i的正弦值跟折射角r的正弦值之比为一常数，用n来表示这个常数，就有

光的折射定律：入射光线、折射光线和法线在同一平面内，入射光线与折射光线分居法线两侧，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数.光路也是可逆的。

虽然说光从一种介质射入另一种介质时，入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n。但我们通过观察两组数据可以发现这个常数n的值是不一样的，介质不同n的值也就不一样。那么我们怎样来描述它呢？这时我们就引入了一个物理量叫折射率。

3、介质的折射率

在物理学中，把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦值与折射角r的正弦值的比值，叫做这种介质的折射率.

      用n代表折射率，有

       理论和实验的研究都证明：某种介质的折射率n，等于光在真空中的传播速度c（c=3×108m/s）与光在这种介质中的传播速度v之比，即

光在不同的介质中的速度是不同的，这正是光发生折射的原因.

       因为光在真空中的传播速度c大于光在其他任何介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率都大于1.又因为光在空气中和真空中的传播速度近似相等，因此也可以认为光从空气射入某种介质时，入射角i的正弦值与折射角r的正弦值之比就等于这种介质的折射率.简记为：

（n>1）  一般把空气当成真空

4、思考题

（1）在岸上看水中的鱼，看到的鱼的位置比实际位置高还是低？ （高）

（2）水中的海龟看岸上的树，树变高还是变矮了？            （高）

（3）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是将提前还是将延后？               （延后）

  小结：在折射现象中，看见的像都比其实际的位置高

5、例题讲解

例1：光在某介质中的传播速度是2.122×10⁸m/s，当光线以30°入射角，由该介质射入空气时，折射角为多少？

解：由介质的折射率与光速的关系得：

    又根据介质折射率的定义式得：

    r为在空气中光线、法线间的夹角即为所求，i为在介质中光线与法线间的夹角30°。由(1)、(2)两式解得：

所以r=45°

例2：一束光线与界面成30°角射到界面上时，发生了反射和折射。已知反射光线与折射光线的夹角85°，折射角( 　)

    Ａ、15°           B、35°          　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

    Ｃ、45              D、60°

   答案 B

例3：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。

6、课堂小结并布置作业

板书设计

                       4.1光的折射定律

一、光的反射定律

三线共面、两线分居、两角相等、光路可逆

二、光的折射定律

三线共面、两线分居、两角正弦值之比恒定、光路可逆

三、折射率

1、定义：

2、计算公式：       

3、任何介质的折射率都大于1