光的折射

一、  引入：生活中光的折射现象

现象：硬币“浮”起来了（实验）

例举生活中的光的折射现象（渔夫插鱼，筷子弯折）

二、  光的反射和折射

演示实验1：当光束由空气斜射向水面时，入射光束在分界面上将发生哪些光现象？

光的反射定律：

   （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

（4）光路可逆

光的折射：（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

问题一：任何角度入射都会有折射现象吗？

问题二：光的折射是否有光路可逆？

三、光的折射定律探究

1、定性探究

问题三：以上是折射光线和入射光线的位置关系。那么折射角和入射角有什么大小和变化关系？

演示实验2：仔细观察，入射角减小时，折射角是如何变化的？入射角增大时。折射角又是如何变化的？同增同减。

2、定量探究

问题四：前面讨论的只是折射角与入射角的定性关系，它们同增同减，空气中的角大于水中的角。它们之间有没有定量关系？如果让你来探究这个定量关系，你会设计一个什么实验？测量什么数据？测量多少数据？

实验设计：我们设计这么一个实验，让激光从空气射入水中，测出入射角与折射角，改变入射角度，使入射角为10°、20°、30°、40°…… 然后分别测出所对应的折射角，最后找出它们之间的关系。）

结果猜测1：从这两列数据，我们没法直接看出它们有什么的关系，但是，我们可以先猜想，假设它们具有某种定量关系，然后在进行验证。

数据处理验证：猜想一：入射角与折射角成正比 比如说，它们同增同减，那我们假设成正比。所以设计这么一个表格，第一列是入射角，第二列是折射角，第三列是与之对应的入射角根折射角的比值，如果比值相等，则假设成立。

验证结果：小角度的时候，入射角与折射角比值维持在1.33左右，随着角度增大，比值逐渐增大，而且递增的很明显。

历史衔接：其实两千年前，就有人在探究入射角与折射角的关系。

早在公元140年，希腊科学家托勒密第一个用实验方法测定入射角和折射角，并得出折射角与入射角成正比这么一个结论。

我们知道这一结论是错的，但是却在光学史上维持了一千多年。直到1611年开普勒才对这一结论进行修正。

回到1611年，开普勒就正确地指出：只在小角度情况下，入射角与折射角成正比。

但是他没有对大角度情况进行解释，没能得出入射角与折射角的本质关系。

结果猜测2：会不会是入射角平方与折射角平方成正比呢? 

结果猜测3：会不会是入射角开平方与折射角开平方成正比？

结果猜测4：入射角正弦值与折射角正弦值成正比

猜想成立。

光的折射定律：入射角与折射角的正弦值之比为一个常数： n

历史衔接：1621年，由荷兰数学家斯涅耳采用了与开普勒基本相同的实验方法。从实验测量中抽象出入射角与折射角的余割之比总保持相同值。1637年，法国著名数学家笛卡儿将余割之比换成正弦之比，第一次给出了折射定律的现代表述形式，并沿用至今。 斯涅耳定律：

四、折射率

问题五：回过头来看我们刚才得到的这个比值，约等于1.33.大家对这个值有没有疑问？为什么它是1.33，而不是其他值。

学生实验：测定玻璃的比值。

让光从空气射到玻璃中，得到的入射角与折射角正弦值之比为1.532

实验总结：利用不同的介质进行实验，所得到的比值n是不同的，我们把这个比值叫做这种介质的折射率。（1）刚才实验的时候是让光从空气射到水中，测出来的折射率叫做水与空气的相对折射率。一样的道理。如果让光从玻璃射到水中，测出来的是水相对于玻璃的折射率。

我如果想知道水自身的折射率怎么办？ （2）让光从真空射到水中，得到的折射率就是水的折射率，也叫水的绝对折射率。空气对光的传播影响很小，可以作为真空处理。    我们高中对相对折射率不做要求。

板书：1、折射率

   2、公式

   3、单位  无

   4、物理意义 反映介质的光学性质的物理量。即反映介质对光的偏折作用大小。 折射率越大，对光的偏折程度越明显，反之越弱。

问题六：折射率大小与什么有关？

猜想：介质密度有什么关系？ 密度大的介质，其折射率不一定大 酒精与水

为什么光线要发生偏折？ 因为光速发生了变化。

折射率与光速的关系：

（1）某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比．即：

（2）决定式：

（3）真空的折射率为1，其余介质折射率都大于1。 

总结：

1.在光的折射现象中，折射角随着入射角的变化而变化，而两角的正弦值之比是个常数。即n与i和r均无关

2.对于不同的介质，折射率的值是不同的。  3.介质的折射率是由介质本身性质决定的,它取决于光在介质中传播的速度。

五、应用探究

硬币“浮”起来了（实验）

通过如下的光路图解释：

人在水上看到物体像，比实际物体位置偏上，感觉水比较浅。

反思：1、在调动学生积极性方面取得了一定的成功， 整堂课学生积极参与、 积极思考、 师生配合、学生合作较好。 2、学生在实验中发现问题，引发思考，通过实验探究规律。让学生在实践中体会到物理学习的实验特色， 从而受到科学态度和科学精神的熏陶。 发展初步的科学探究能力、 形成尊重事实、 探索真理的科学态度。 让学生经历基本的科学探究 过程，是培养学生科学态度的一个良好时机。 3、学生表演光从一种介质斜射入另一种介质两角的大小关系较好，并能总结出 在空气中的角始终是大角。 4、实验和媒体相结合，在学校器材不齐的情况下自制教具可折叠的光屏，加深 了学生对折射规律的印象。