光的折射 导学案 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

4.1光的折射（第1课时）【学习目标】1.物理观念：理解折射率的物理意义。2.科学思维：理解光的折射定律，并能用来解释和计算有关的问题。3.科学探究：掌握测定玻璃折射率的实验，会解决与实验相关的问题。【重难点】折射率的理解和计算【学习任务一、光的反射定律和折射定律】1．光的反射(1)反射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的_______时，一部分光_______到第1种介质的现象．(2)反射定律：反射光线与入射光线、法线处在_______内，反射光线与入射光线分别位于______________；反射角入射角．2．光的折射(1)折射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的_______时，一部分光_______第2种介质的现象．(2)折射定律折射光线与入射光线、法线处在_______内，折射光线与入射光线分别位于__________；__________与_________成正比，即eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12(式中n12是比例常数)．(3)在光的折射现象中，光路是_______的．思考：光从一种介质进入另一种介质时,传播方向是否一定变化？例1、如图所示，某同学记录了光线在空气和某介质的分界面上发生的光路变化，则分界面是：，入射光线是：法线是：，反射光线是：折射光线是：【学习任务二、折射率】1．定义:光从真空射入某种介质发生折射时，______________与______________之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，即n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).2．折射率与光速的关系某种介质的折射率，等于光在_______中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝eq\f(c,v)。3．理解（1）由于c＞v，故任何介质的折射率n都_______(填“大于”“小于”或“等于”)1（2）n的大小与θ1和θ2无关，与介质和入射光的频率有关，对于确定的介质，n是定值。光以相同入射角从真空射入玻璃和水中，大体上画出其折射光线。（3）折射率反映介质对光的偏折作用，n越光线偏折越。例2、一束光由空气射入某介质，当入射光线和界面的夹角为30°时，折射光线恰好与反射光线垂直，则光在该介质中的传播速度是()A.eq\f(c,2) B．eq\f(c,3)C.eq\f(\r(3),2)c D．eq\f(\r(3),3)c例3、两束平行的细激光束垂直于半圆柱形玻璃的平面射入，如图所示．已知其中一束光沿直线穿过玻璃，它的入射点是O，另一束光的入射点是A，穿过玻璃后两条光线交于P点．已知玻璃半圆截面的半径为R，OA＝eq\f(R,2)，OP＝eq\r(3)R.求玻璃的折射率．例4：边长为d的正方体透明介质置于真空中，其横截面ABCD如图所示。有两束平行光Ⅰ、Ⅱ分别从上表面的A点和AB的中点沿与水平方向成30°角同时斜射入介质中，两种光在界面上折射后恰好相交于正方体底面的C点。已知真空中光速为c，求：(1)介质对光Ⅰ、Ⅱ的折射率；(2)光Ⅰ、Ⅱ到达C点的时间差。光的折射（第2课时）【学习目标】理解测量玻璃砖折射率的原理，会用“插针法”测量玻璃的折射率．【学习过程】任务一、实验设计1．实验方案如图，当光以一定的入射角透过一块两面平行的玻璃砖时，只要找出与入射光线AO相对应的出射光线O′D，就能够画出光从空气射入玻璃砖后的折射光线OO′，于是就能测量入射角θ1、折射角θ2.根据，就可以求出玻璃砖的折射率了．2．实验原理用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的折射光线，用量角器测入射角θ1和折射角θ2，根据折射定律计算出玻璃的折射率n＝。3．实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔．任务二、实验步骤1．如图所示，将白纸用图钉钉在木板上．2．在白纸上画出一条直线aa′作为界面(线)．过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为光线。3．把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一边bb′.4．在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向直到P2的像挡住P1的像．再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置．5．移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O′B与bb′交于O′，直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向．6．连接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′，用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中．7．用上述方法求出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中．8．算出不同入射角的比值eq\f(sinθ1,sinθ2)，最后求出在几次实验中所测eq\f(sinθ1,sinθ2)的平均值，即为玻璃砖的折射率．任务三、数据处理(1)方法一：平均值法算出不同入射角时的比值eq\f(sinθ1,sinθ2)，最后求出在几次实验中所测eq\f(sinθ1,sinθ2)的平均值，即为玻璃砖的折射率。(2)方法二：图象法以值为横坐标、值为纵坐标，建立直角坐标系，如右图所示．描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线．求解图线斜率k，则k＝，故玻璃砖折射率n＝。(3)方法三：作图法在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，OO′(或OO′的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长，如图所示．由于sinθ1＝，sinθ2＝，且CO＝DO，所以折射率n1＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝。例题、如图1所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′，O为直线AO与aa′的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。(1)该同学接下来要完成的必要步骤有____。A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像(2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′。测量图1中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率n＝____。(3)如图2所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa