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�可以從光盤讀出幾組不同的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AO和PO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.