人教版选修光的反射和折射

1、第一课时 光给了我们一个明亮的世界，可是它自己却像一团谜。人们不断争论光的问题。光学是物理学中一门古老的学科，又是现代科学领域中最活跃的前沿科学之一，具有强大的生命力和不可估量的发展前景。 按照不同的目的，光学分为两大分支：利用几何学的概念和方法研究光的传播规律，称为几何光学；另一支主要研究光的本性以及光与物质相互作用规律，称为物理光学 光到底是什么？这个问题早就引起了人们的注意，不过在很长的时间内人们对它的认识却进展很慢。 到了17世纪，科学界已经形成两种学说。一种是光的微粒说，认为光是一种物质微粒，在均匀的介质中以一定的速度传播，牛顿支持微粒说。另一种是光的波动说，是惠更斯首先提出的，认为

2、光是在空间传播的某种波。两者都能解释一些现象，但又不能解释当时观察到的全部现象。 到了19世纪初，人们在实验中观察到了光的干涉、衍射现象，这是波动的特征，不能用微粒说解释，证明波动说的正确性。19世纪60年代，麦克斯韦预言了电磁波的存在，并认为光是一种电磁波。此后赫兹在实验中证实了这种假设，这样光的电磁说使光的波动说发展到了几乎完美的地步，取得了巨大的成功。 但是在19世纪末又发现了新的现象光电效应，这种现象用波动说无法解释。爱因斯坦于20世纪初提出了光子说，认为光具有粒子性，从而解释了光电效应并因此获得诺贝尔奖 现在人们认识到，光即具的波动性，以具有粒子性 光射到界面时，能进入另一种介质，同

3、时又回到原来的介质。这样的现象分别叫光的折射和反射12空气空气水水折射光线折射光线入射光线入射光线反射光线反射光线光的反射和折射光的反射和折射判断入射、折射、反射光线、法线、界面？判断入射、折射、反射光线、法线、界面？平面镜平面镜入射光线入射光线反射光线反射光线法线法线入射角入射角反射角反射角1.光的反射光的反射：光射到介质：光射到介质1、介质、介质2的界面时，一部分的界面时，一部分光返回到介质光返回到介质1的现象的现象（1 1）反射光线、入射光线、法线共面）反射光线、入射光线、法线共面（3 3）反射光线、入射光线关于法线对称）反射光线、入射光线关于法线对称（2 2）反射角等于入射角（光线与法

4、线的夹角）反射角等于入射角（光线与法线的夹角） OAB（4 4）光路可逆：）光路可逆： （1 1） 折射光线、入射折射光线、入射光线、法线在同一平面光线、法线在同一平面内内. .（2 2） 折射光线和入射光折射光线和入射光线分居法线两侧线分居法线两侧二、光的折射二、光的折射1.1.定义定义：光从介质：光从介质1 1斜射斜射入介质入介质2 2时，传播方向发生改变时，传播方向发生改变的现象的现象1 12 2空气空气水水折射光线折射光线入射光线入射光线2. 2. 规律规律（3 3）当入射角增大时，折射角也随着增大）当入射角增大时，折射角也随着增大 （4 4）光路可逆：）光路可逆：当光从空气（光疏介质

5、）斜射当光从空气（光疏介质）斜射入水中（光密介质）时，折射入水中（光密介质）时，折射角小于入射角角小于入射角 当光从水（光密介质）斜射入当光从水（光密介质）斜射入空气（光疏介质），折射角大空气（光疏介质），折射角大于入射角于入射角 空空气气水水思考思考；入射角、折射角大小关系静与介质的关系入射角、折射角大小关系静与介质的关系 ？光由空气射入玻璃时入射光由空气射入玻璃时入射角角1和出射角和出射角2的数值表的数值表:分析表格数据思考：分析表格数据思考：入射角和折射角有什入射角和折射角有什么定量关系呢？么定量关系呢？12567834 入射角入射角正弦正弦和折射和折射角角正弦正弦比值相等比值相等=C斯

6、 涅 耳 定 律斯 涅 耳 定 律思考：入射角的正弦与折射角的正弦的比为常思考：入射角的正弦与折射角的正弦的比为常数，它跟什么因素有关呢？数，它跟什么因素有关呢？光传播所通过的物质（介质）威里布里德斯涅耳简介 威里布里德斯涅耳（1591-1626），荷兰数学家和物理学家，曾在莱顿大学担任数学教授。斯涅尔最早发现了光的折射定律，使几何光学的精确计算成为了可能。折射定律（也称斯涅耳定律）是从实验中得到的，未做任何的理论推导，虽然正确，但却从未正式公布过。只是后来惠更斯和伊萨克沃斯两人在审查他遗留的手稿时，才看到这方面的记载。 首次把折射定律表述为今天的这种形式的是笛卡儿，他没做任何的实验，只是从一

7、些假设出发，并从理论上推导出这个定律。笛卡儿在他的屈光学（1637）一书中论述了这个问题。 折射定律是几何学的最重要基本定律之一。斯涅耳的发现为几何光学的发展奠定了理论基础，把光学发展往大大的推进了一步。sinisinrn=2.定义式定义式1. 定义：定义：光光从真空射入某种介质从真空射入某种介质时，入射角时，入射角i与与折射角折射角r的正弦比值的正弦比值，叫做，叫做该该介质的绝对折射率介质的绝对折射率n，简称折射率。简称折射率。3.3.决定式：某介质的折射率，等于光在决定式：某介质的折射率，等于光在真真空中的速度空中的速度C C与光在与光在介质中的速度介质中的速度v v之比：之比：n=cv4

8、.说明：说明：(1)n n的大小的大小与介质有关，与与介质有关，与i i和和r r无关无关，对于，对于确定介质，确定介质，n n是定值是定值 ，n n反应了介质的光学特反应了介质的光学特性性 (2)(2)折射率无单位，折射率无单位，任何介质的折射率皆大于任何介质的折射率皆大于1(n1)（3）由于光在真空中的传播速度大于在任何介质中的由于光在真空中的传播速度大于在任何介质中的传播速度传播速度,所以所以,折射率折射率n是一个大于是一个大于1的量的量,所以光从真所以光从真空射入任何介质时空射入任何介质时,sin1都大于都大于sin2,即入射角总大于即入射角总大于折射角折射角,由以上分析可知由以上分析

9、可知,当光从折射率较小的介质进入当光从折射率较小的介质进入折射率较大的介质折射率较大的介质,发生折射现象时发生折射现象时,入射角大于折射角入射角大于折射角;当光线从折射率较大的介质进入折射率较小的介质发当光线从折射率较大的介质进入折射率较小的介质发生折射现象时生折射现象时,入射角小于折射角入射角小于折射角.如光线从空气入射到如光线从空气入射到玻璃时玻璃时,入射角大于折射角入射角大于折射角;当光线从金刚石入射到水中当光线从金刚石入射到水中发生折射时发生折射时,入射角小于折射角入射角小于折射角(金刚石的折射率金刚石的折射率2.42 水的折射率水的折射率1.33).是不是物质的密度越大，折射率越大？

10、5.几种介质的折射率几种介质的折射率(比较密度）比较密度）真空折射率真空折射率 = 16. 意义：意义：反映介质对光的偏折能力的大小反映介质对光的偏折能力的大小7.折射原因：折射原因：光在不同介质中的速度不同光在不同介质中的速度不同例题例题1：rinsinsin解：设光从空气进入玻璃时的折射角为r，则把i和n的值代入可得r=300，从而有=i-r=300由几何关系得：AB=AC/cosr= d=ABsin= L332L33cLncABvABt2.irir例例2 2：光线从空气中以入射角：光线从空气中以入射角i i射在玻璃射在玻璃砖的上表面上，穿过玻璃砖后，又射入砖的上表面上，穿过玻璃砖后，又射

11、入空气中。如果玻璃砖的上下表面是平行空气中。如果玻璃砖的上下表面是平行的，求光线从玻璃砖射出后的传播方向的，求光线从玻璃砖射出后的传播方向。 单色光经玻璃砖后，单色光经玻璃砖后，侧移而传播方向不侧移而传播方向不变变 例例3：光线以：光线以30的入射角从玻璃射向的入射角从玻璃射向空气，它的反射光线与折射光线成空气，它的反射光线与折射光线成90 夹角，则玻璃的折射率为夹角，则玻璃的折射率为 ？ri玻璃玻璃空气空气 3折射定律应用：折射定律应用：光的色散现象白色的光实际上是由各种单色光组成的复色光。复色光通过透明介质以后分解成单色光的现象叫做色散。 各种色光在真空中的速度都等各种色光在真空中的速度都等于于c，由公式