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光的折射

光的折射


教學(xué)目標(biāo) 
知識(shí)目標(biāo)

1、理解折射定律的確切含義,并能用來(lái)解釋光現(xiàn)象和計(jì)算有關(guān)的問(wèn)題.
2、理解折射率(指絕對(duì)折射率)的定義,以及折射率是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量.
3、知道折射率與光速的關(guān)系,并能用來(lái)進(jìn)行計(jì)算.

能力目標(biāo)
1、知道折射光路是可逆的,并能解釋光現(xiàn)象和計(jì)算有關(guān)的問(wèn)題.
2、能解釋自然界中出現(xiàn)的現(xiàn)象,如:海市蜃樓、水中觀像等.

情感目標(biāo)
通過(guò)生活中大量的折射現(xiàn)象的分析,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的熱情,并正確認(rèn)識(shí)生活中的自然現(xiàn)象.

 

教學(xué)建議

折射定律和折射率的概念是重點(diǎn)內(nèi)容.其中對(duì)折射率的理解是難點(diǎn).教學(xué)中要注意這樣幾點(diǎn)、
①折射定律在初中是作為實(shí)驗(yàn)的結(jié)論提出來(lái)的,定律的第二條沒(méi)有講正弦比,只是通過(guò)實(shí)驗(yàn)講了入射角和折射角哪個(gè)大、在高中教學(xué)中應(yīng)該介紹折射定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)上的發(fā)現(xiàn)是要經(jīng)過(guò)曲折過(guò)程的,培養(yǎng)學(xué)生不斷樹(shù)立勇于探索規(guī)律的思想、
②折射率是掌握折射定律的關(guān)鍵,要讓學(xué)生理解中體會(huì)這樣幾個(gè)層次;當(dāng)光由真空射入玻璃時(shí),入射角、折射角以及它們的正弦值是可以改變的,但正弦值之比都是個(gè)常數(shù);對(duì)于不同介質(zhì)具有不同的常數(shù);媒質(zhì)的折射率與入射角、折射角無(wú)關(guān),而是跟光在其中的傳播速度v有關(guān).
③講完折射定律應(yīng)做學(xué)生實(shí)驗(yàn),測(cè)玻璃的折射率.讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)理解 ,是測(cè)量式,而折射率反映的是介質(zhì)的性質(zhì)、
對(duì)于折射定律的應(yīng)用,要讓學(xué)生掌握分析方法,教師可以列舉一些折射現(xiàn)象,適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析,逐漸讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到規(guī)律對(duì)現(xiàn)象的分析方法.

實(shí)驗(yàn)建議

1、現(xiàn)象的演示,可用激光光學(xué)演示儀,它的優(yōu)點(diǎn)是可以不在暗室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn).本實(shí)驗(yàn)利用半圓形玻璃磚的平面和光盤上“90°”刻度線重合,圓心和光盤圓心重合,使入射光射向圓心讓入射光從空氣射入玻璃,折射光從柱面射出,因沿半徑方向而不再折射.這樣改變?nèi)肷浣牵梢詮墓獗P讀出幾組不同的i、r值,計(jì)算正弦比值、加深對(duì)折射定律的理解.

2、在講光的全反射現(xiàn)象時(shí),可以增加一個(gè)演示實(shí)驗(yàn),以使學(xué)生對(duì)全反射現(xiàn)象留下深刻的印象.“用一個(gè)直徑2cm以上的表面粗糙的金屬球懸掛起來(lái),表面用蠟燭燃燒冒出煙將其熏黑.使其浸入水中從量林側(cè)面觀察是一個(gè)亮亮的銀球.提出水后是一個(gè)黑球.”學(xué)生看后很驚奇,然后引導(dǎo)學(xué)生用全反射產(chǎn)生的條件分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因,效果較好.

3、測(cè)玻璃的折射率的學(xué)生實(shí)驗(yàn),作圖時(shí)要求精確,本實(shí)驗(yàn)要讓學(xué)生知道:

(1)處理數(shù)據(jù)的方法不僅可以直接測(cè)量入射角i和折射角r,還可以通過(guò)在入射光線和折射光線上量取等長(zhǎng)線段,然后向法線做垂線的方法,如圖用刻度尺測(cè)量出AD和BP的長(zhǎng)度,

這種方法中,AO=PO且注意AOPO盡量取得長(zhǎng)一些,例如要大于10cm,一般可得到三位有效數(shù)字,取不同的入射角得到的n值很接近.

2)本實(shí)驗(yàn)也可以不用平行板玻璃磚、實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵在于用插針?lè)ù_定射出玻璃磚的出射光線,然后通過(guò)連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)找到折射光線.

 

教學(xué)設(shè)計(jì)示例

(-)引入新課

當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),將發(fā)生反射和折射現(xiàn)象,現(xiàn)象,我們?cè)诔踔幸惨呀?jīng)初步了解,上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了光的反射,現(xiàn)在我們討論.

(二)教學(xué)過(guò)程 

 光傳播到兩種介質(zhì)交界面時(shí),同時(shí)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象.

1、折射定律:

1)折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)

2)折射光線,入射光線在法線兩側(cè).

3 . 為折射率它是反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量.對(duì)于同一介質(zhì)無(wú)論 變化, 是不變的.對(duì)于不同介質(zhì) 的值是不同的.介質(zhì)的折射率n與光的其中傳播速度有關(guān), .由此可知光在不同介質(zhì)中傳播光速大小是不同的.必須指出光線入射的介質(zhì)為真空;另一種介質(zhì)可是任意的,如此定義的折射率為介質(zhì)對(duì)真空的折射率又叫絕對(duì)折射率.如果光線在任意兩種介質(zhì)中傳播,折射率大的介質(zhì)對(duì)折射率小的介質(zhì)叫光密介質(zhì),反之叫光疏介質(zhì).它們是相對(duì)的.

理解和掌握折射率的物理意義是掌握折射定律的關(guān)鍵.

一束光射到兩種介質(zhì)的界面時(shí),其能量分配成反射和折射兩部分,隨著入射角的不同,其能量分配的比例也不同、在一般情況下,一束光在兩個(gè)介質(zhì)的界面上會(huì)同時(shí)產(chǎn)生反射和折射,其中反射光線遵循反射定律,折射光線遵循的規(guī)律與折射率有關(guān).

對(duì)于折射率應(yīng)從下面幾個(gè)層次來(lái)理解:

A、在現(xiàn)象中,折射角隨著入射角的變化而變化,而兩角的正弦值之比是個(gè)常數(shù).
B、對(duì)于不同的介質(zhì),此常數(shù)的值是不同的.如光從真空進(jìn)入水中,這個(gè)常數(shù)為4/3,光從真空進(jìn)入玻璃中,該常數(shù)為3/2.顯然,這個(gè)常數(shù)能反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì),我們把它定義為介質(zhì)的絕對(duì)折射率,簡(jiǎn)稱為折射率,用字母n表示.
C、介質(zhì)的折射率是由介質(zhì)本身性質(zhì)決定的.它取決于光在介質(zhì)中傳播的速度.
D、由于不同頻率的色光在同一種介質(zhì)中傳播速度不同,紅光的傳播速度最大,折射率最小,紫光的春播速度最小,折射率最大.

只有掌握了折射率的內(nèi)涵,才能理解現(xiàn)象,不僅能掌握折射定律,而且為研究全反射現(xiàn)象打下良好的基礎(chǔ).

 

探究活動(dòng)

1. 測(cè)定各種透光物質(zhì)的折射率

2. 研究同種物質(zhì)對(duì)于不同顏色率

3. 利用知識(shí)解釋生活中的有關(guān)現(xiàn)象.

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