光的折射定律

1、光的折射定律光的折射定律当窄光束由空气斜射向玻璃表面时，入射光当窄光束由空气斜射向玻璃表面时，入射光的反射和折射现象是怎样的？的反射和折射现象是怎样的？实验演示实验演示 光从一种介质射入到另一种介质时传光从一种介质射入到另一种介质时传播方向发生改变的现象，叫做光的折射播方向发生改变的现象，叫做光的折射 结论：光从空气射到玻璃上，在界面上一部分光发结论：光从空气射到玻璃上，在界面上一部分光发生反射，回到空气中；另一部分光射入玻璃中，并改变生反射，回到空气中；另一部分光射入玻璃中，并改变了原来的传播方向了原来的传播方向空气空气折射定律折射定律12空气空气水水NNAOB 在初中已经学过，折射光线在初

2、中已经学过，折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线位于法线的折射光线和入射光线位于法线的两侧，但是，入射角和折射角之两侧，但是，入射角和折射角之间究竟有怎样的定量关系呢？间究竟有怎样的定量关系呢？16211621年，荷兰数学家斯涅耳终于年，荷兰数学家斯涅耳终于找到了入射角和折射角之间的规找到了入射角和折射角之间的规律律斯斯涅涅耳耳现在现在, ,我们就来通过实验我们就来通过实验, ,追寻前追寻前人的足迹人的足迹, ,一起探究入射角和折一起探究入射角和折射角之间的定量关系射角之间的定量关系. .光的折射规律光的折射规律：探究实验探究实验12空气玻璃N

3、NAOB光由空气射入玻璃时入射角光由空气射入玻璃时入射角1和折射角和折射角2的数值表的数值表:入射角入射角1折射角折射角2折射定律折射定律12空气空气玻璃玻璃NNAOB斯斯涅涅耳耳 入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，如果用入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，如果用n n来表示来表示这个比例常数，就有：这个比例常数，就有：光的折射定律（斯涅耳定律）光的折射定律（斯涅耳定律）nrisinsin折射定律折射定律斯斯涅涅耳耳12空气空气玻璃玻璃NNAOB 折射定律的理解：折射定律的理解：（1 1）折射光线、入射光线、法线在同一平面内）折射光线、入射光线、法线在同一平面内. .（2 2）折射光线，入射光线

4、在法线两侧）折射光线，入射光线在法线两侧（3 3） ，n n为折射率，它是反映介质的光为折射率，它是反映介质的光学性质的物理量学性质的物理量21sinsinn折射率折射率 光从一种介质射入另一种介质时，虽然入射角的正光从一种介质射入另一种介质时，虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数弦跟折射角的正弦之比为一常数n n，但是对不同的介，但是对不同的介质来说，这个常数质来说，这个常数n n是不同的，它是一个反应介质光是不同的，它是一个反应介质光学性质的物理量，物理学中把光从真空射入某种介质学性质的物理量，物理学中把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角与折射角的正弦之比，叫做这种发生折射时，入

5、射角与折射角的正弦之比，叫做这种介质的折射率介质的折射率rinsinsin在物理学中，把光从真空射入在物理学中，把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角某种介质发生折射时，入射角i i与折射角与折射角r r的正弦值之比值，叫的正弦值之比值，叫做这种介质的做这种介质的折射率折射率。介质的折介质的折射率射率思考思考:为什么光从真空为什么光从真空(空气空气)进入某种介质时进入某种介质时,传播方传播方向会发生改变向会发生改变?是什么因素导致了这种方向的变化是什么因素导致了这种方向的变化?类比类比1:机械波从一种介质进入另一种介质时传播方机械波从一种介质进入另一种介质时传播方向也发生了改变，这是因为机械

6、波在不同介质中向也发生了改变，这是因为机械波在不同介质中的传播速度不同引起的的传播速度不同引起的,规律规律: 21sinsinvvri类比类比2:线轴从平滑桌面滚入粗糙区域时线轴从平滑桌面滚入粗糙区域时,前进方向发前进方向发生改变生改变.这是因为线轴在不同介质上的滚动速度不同这是因为线轴在不同介质上的滚动速度不同导致的导致的.速率差距越大速率差距越大,偏转程度越大偏转程度越大.猜想猜想:光的折射现象也是因为光在不同介质中传播速光的折射现象也是因为光在不同介质中传播速度不同引起的度不同引起的.且规律同上且规律同上.21sinsinvvri材料展示材料展示: 光在不同介质中的传播速度光在不同介质中

7、的传播速度:真空真空:3.0 x 10*8 m/s 空气空气:2.99 x 10*8 m/s水水: 2.25 x 10*8 m/s 玻璃玻璃: 2.00 x 10*8 m/s 几种常见物质的折射率几种常见物质的折射率物质物质折射率折射率物质物质折射率折射率空气空气1.0028有机玻璃有机玻璃1.50冰冰1.31水晶水晶1.55水水1.33玻璃玻璃1.5-1.9酒精酒精1.36金刚石金刚石2.42由计算可知由计算可知:21sinsinvvrin 所以，光的折射现象是光在介质中传播时速度的变所以，光的折射现象是光在介质中传播时速度的变化引起的化引起的. .某种介质的绝对折射率某种介质的绝对折射率:

8、 :光从真空中进入这种介质时光从真空中进入这种介质时: :介质介质2对介质对介质1的相对折射率的相对折射率:光从介质光从介质 1进入介质进入介质2时时,122121sinsinnnvvrin1vcn122121sinsinnnvvrin推广推广:既然既然 由介质决定由介质决定,即意味着当即意味着当光从介质沿光从介质沿r角返回时角返回时,必以必以i角射回真空角射回真空(空气空气)中中,与原光路重合与原光路重合,ir空气空气水水所以所以,光路是可逆的光路是可逆的.nrisinsin例题：如图所示，一块两对面平行的玻璃砖的厚度为例题：如图所示，一块两对面平行的玻璃砖的厚度为L，现测得该玻璃砖的折射率

9、为现测得该玻璃砖的折射率为1.73，如果光从上表面射，如果光从上表面射入的入射角入的入射角i为为600时，求：时，求：（1）从下表面射出玻璃砖的光线相对于入射光线的侧）从下表面射出玻璃砖的光线相对于入射光线的侧移移d；（2)光在玻璃砖中传播的时间光在玻璃砖中传播的时间t。rinsinsin解：设光从空气进入玻璃时的折射角为解：设光从空气进入玻璃时的折射角为r，则，则把把i和和n的值代入可得的值代入可得r=300，从而有，从而有=i-r=300由几何关系得：由几何关系得：AB=AC/cosr= d=ABsin= L332L33cLncABvABt2.应用应用1 1： 人在水上看到人在水上看到物体

10、的像，比实际物体的像，比实际物体位置偏上，感物体位置偏上，感觉水比较浅。觉水比较浅。.s.soo11 12从上向下看从上向下看, ,nHh折射率实际深度视深 从下向上看从下向上看, ,视高视高h=nHh=nHBdD 假设地球表面不存在大气层假设地球表面不存在大气层, ,那么人那么人们观察到的日出时刻与存在大气层的情们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比况相比, ,A.A.将提前将提前 B.B.将延后将延后C.C.在某些地区将提前在某些地区将提前, ,在另一些地区将延后在另一些地区将延后 D.D.不变不变应用应用2 2：没有大气没有大气有大气有大气有大气，看到太阳更早没有大气，将迟一些看到太阳

11、一束白光经过棱镜后会发生什么现象一束白光经过棱镜后会发生什么现象?应用应用3 3： 白光经过白光经过棱镜后在棱镜后在光屏上形光屏上形成一条彩成一条彩色的亮带色的亮带（光谱光谱） 红光在上端，紫光在最下端. 同种介质对不同颜色的光同种介质对不同颜色的光的偏折角度不同；的偏折角度不同；同种介质对不同颜色的光的折射率不同同种介质对不同颜色的光的折射率不同白光实际上是由各种单色光组成的复色光白光实际上是由各种单色光组成的复色光.光的色散色散色散 A、复色光在介质中由于折射率不同而分解成、复色光在介质中由于折射率不同而分解成单色光的现象叫做光的色散。单色光的现象叫做光的色散。 B、色散的原因：、色散的原

12、因： C、光谱：、光谱： 色散时产生的（按一定顺序排列的）色散时产生的（按一定顺序排列的）彩色光带叫做光谱。彩色光带叫做光谱。 同一介质对不同色光的折射率不同。同一介质对不同色光的折射率不同。 色光色光物理量物理量公式公式红橙黄绿蓝靛紫红橙黄绿蓝靛紫频率频率 f小小 - 大大偏向角偏向角小小 - 大大绝对折射率绝对折射率 n n=c/v小小 - 大大同一介质中的同一介质中的速度速度 v n=c/v大大 - 小小同一介质中的同一介质中的波长波长 ? = v/f大大 - 小小真空中的速度真空中的速度相等相等真空中的波长真空中的波长 ?=c/f大大 - 小小 例：光线以例：光线以3030的入射角从玻璃射向空气，的入射角从玻璃射向空气，它的反射光线与折射光线成它的反射光线与折射光线成90 90 夹角，则夹角，则玻璃的折射率为玻璃的折射率为？ri玻璃玻璃空气空气 3例一如图一个储油桶的底面直径与高均为如图一个储油桶的底面直径与高均为d当当桶内没有油时，从某点恰能看到桶底边桶内没有油时，从某点恰能看到桶底边缘的某点。当桶内油的深度等于桶高的缘的某点。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿方向看去，恰好看到桶一半时，仍沿方向看去，恰好看到桶低上的点低上的点C，两点距离，两点距离d/4