4.1 光的折射 课件 高一物理鲁科版（2019）选择性必修第一册.pptxVIP

;光由空气射入玻璃，再通过玻璃射出空气

光为什么总与入射光平行?

这需要进一步认识折射规律后才能回答。

本节我们将通过实验，探究光的折射定律，

;1.探究折射角与入射角的关系;我们知道，折射光线、入射光线和法线在同一平面内折射光线和入射光线分别位于法线两侧;此图未画出反射光线，后面的光路仅画需讨论的光线);探究折射角与入射角的关系

(1)如图4-3所示，往水槽内注水，让水面与量角器的90°刻度线重合。;(2)使激光发射器发出的光沿盘面斜射到水面并进入水中，光线过量角器的0刻度线与水面的交点。观察光的传播方向及入射光、折射光和法线的位置关系，

3)保持光在水面的入射点不变，不断改变入射光的方向，观察折射光的方向如何变化。记录相应的入射角和折射角。分析这些数据，你能得出什么结论?

;2.光的折射定律;通过计算，发现入射角的正弦与对应折射角的正弦之比几乎相等。

1621年，荷兰科学家斯涅耳发现了折射角与入射角之间的关系:

入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数。;如果用n来表示这个比例常数，则有

这个关系称为光的折射定律，也叫斯涅耳定律;用不同的介质做实验，这个常数不同，说明常数n是与介质有关的物理量。

物理学中，把光从真空斜射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦与折射角r的正弦的比值n，称为这种介质的折射率，也称绝对折射率。;研究表明，空气对光传播的影响很小，一般情况下可近似作为真空处理。

下表列出了几种常见物质的折射率。

;与反射现象一样，在折射现象中，光路也是可逆的。图4-2中，如果让光逆着折射光方向从玻璃射向界面，折射光会逆着入射光方向射向空气(图4-4);根据光路可逆原理，还可得出当光从介质射入真空或空气时入射角与折射角的关系。结合图4-4所示的光路图，写出该关系式，并与同学讨论交流。;如图4-5所示，透过玻璃砖看字母，字母会显得高一些。假设玻璃砖的厚度为H，玻璃的折射率n=1.5。如果垂直于玻璃砖向下看，字母的视深是多少?;分析

在图4-6中，用点0表示字母上的某一点，0A和OB是从点0射向玻璃砖上表面的光，光经折射后进入人眼，;人感觉它们是从玻璃中的点D射出的，D即为眼睛看到的点0的像，AD就是字母的视深h，实际深度为H。

;解

光由玻璃进入空气，由光的折射定律

及几何关系

得;?;讨论

从计算结果可见，透过玻璃砖看到字母的深度比实际的浅，这与我们的生活经验相吻合。

由此，你能解释水中的筷子看起来像被“折弯”了这类现象吗?;解决光的传播问题，通常要先画出规范的光路图，再运用光的传播规律和几何知识等列方程求解，有时还会用到一些近似处理方法。物体发出或反射的光，经介质折射(或反射)后，其反向延长线的交点，就是人们所看到物体的虚像。;画光路图分析光的传播过程，需正确画出入射点、法线、入射光线和折射光线等。例如，半径为R的玻璃半圆柱体，横截面如图4-7所示，;圆心为点0，4O为与底面垂直的半径。一東红光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，入射点为B，∠AOB=60°

已知该玻璃对红光的折射率n=-3，光线经柱面折射后与底面的交点到点O的距离是多少?请画出光路图并求解。

;折射定律的发现

关于光的折射实验的记载，最早的应是古希腊天文学家托勒密做的光的折射实验托勒密认为，对于确定的两种介质，入射角和折射角之比是恒定的。;到了17世纪，开普勒指出，托勒密的假定只有在入射角较小时才与实验结果大致相符，他试图找到精确的折射规律，但没有成功。

;1621年，荷兰科学家斯涅耳(图4-8);注意到水中物体看起来比实际浅的现象，他试图揭开其中的奥秘。

在前人工作的基础上，他对折射现象作了进一步的研究后指出:

入射角的正弦与折射角的正弦的比值对于确定的两种介质来说是一个常数。

;斯涅耳并没有公开他的结论，这个定律是后来人们在整理他的手稿时才发现的。首次把折射定律表述为今天这种形式的是笛卡儿，而费马首先从理论的角度证明了折射定律，斯涅耳的发现为几何光学的发展奠定了理论基础。为了纪念斯涅耳，折射定律又称为斯涅耳定律。

;3.折射率;折射率是反映介质光学性质的一个物理量，它反映了光从空气斜射入介质(或从介质斜射入空气)时偏折的程度。折射率越大，介质使光偏离原来传播方向的程度就越大。例如，光从真空中以一定的入射角分别斜射入玻璃和水时，;?;折射角较大，即玻璃使光偏离原来传播方向的程度也较大[图4-9(b)]。

;理论和实验研究都表明，某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度ッ之比，即

从上式可看出，光在介质中的传播速度越小，对应介质的折射率越大。;不同颜色的光在同一种介质中的传播速度不相同，折射率也不相同。

在同一种介质中，红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光，红光的传播速度最大折射率最小。

紫光的传