光的折射

教學目標 

知識目標

1、理解折射定律的確切含義，并能用來解釋光現(xiàn)象和計算有關(guān)的問題．

2、理解折射率（指絕對折射率）的定義，以及折射率是反映介質(zhì)光學性質(zhì)的物理量．

3、知道折射率與光速的關(guān)系，并能用來進行計算．

能力目標

1、知道折射光路是可逆的，并能解釋光現(xiàn)象和計算有關(guān)的問題．

2、能解釋自然界中出現(xiàn)的光的折射現(xiàn)象，如：海市蜃樓、水中觀像等．

情感目標

通過生活中大量的折射現(xiàn)象的分析，激發(fā)學生學習物理知識的熱情，并正確認識生活中的自然現(xiàn)象．

教學建議

折射定律和折射率的概念是重點內(nèi)容．其中對折射率的理解是難點．教學中要注意這樣幾點、

①折射定律在初中是作為實驗的結(jié)論提出來的，定律的第二條沒有講正弦比，只是通過實驗講了入射角和折射角哪個大、在高中教學中應(yīng)該介紹折射定律的發(fā)現(xiàn)過程，使學生認識到科學上的發(fā)現(xiàn)是要經(jīng)過曲折過程的，培養(yǎng)學生不斷樹立勇于探索規(guī)律的思想、

②折射率是掌握折射定律的關(guān)鍵，要讓學生理解中體會這樣幾個層次；當光由真空射入玻璃時，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常數(shù)；對于不同介質(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)做學生實驗，測玻璃的折射率．讓學生通過實驗理解 ，是測量式，而折射率反映的是介質(zhì)的性質(zhì)、

對于折射定律的應(yīng)用，要讓學生掌握分析方法，教師可以列舉一些折射現(xiàn)象，適當引導學生進行分析，逐漸讓學生認識到光的折射規(guī)律對現(xiàn)象的分析方法．

實驗建議

1、光的折射現(xiàn)象的演示，可用激光光學演示儀，它的優(yōu)點是可以不在暗室中進行實驗．本實驗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�，可以從光盤讀出幾組不同的i、r值，計算正弦比值、加深對折射定律的理解．

2、在講光的全反射現(xiàn)象時，可以增加一個演示實驗，以使學生對全反射現(xiàn)象留下深刻的印象．“用一個直徑2cm以上的表面粗糙的金屬球懸掛起來，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)面觀察是一個亮亮的銀球．提出水后是一個黑球．”學生看后很驚奇，然后引導學生用全反射產(chǎn)生的條件分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，效果較好．

3、測玻璃的折射率的學生實驗，作圖時要求精確，本實驗要讓學生知道：

（1）處理數(shù)據(jù)的方法不僅可以直接測量入射角i和折射角r，還可以通過在入射光線和折射光線上量取等長線段，然后向法線做垂線的方法，如圖用刻度尺測量出AD和BP的長度，

這種方法中，AO=PO且注意AO和PO盡量取得長一些，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）本實驗也可以不用平行板玻璃磚、實驗的關(guān)鍵在于用插針法確定射出玻璃磚的出射光線，然后通過連接入射點和出射點找到折射光線．

教學設(shè)計示例

光的折射

（－）引入新課

當光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，將發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，光的折射現(xiàn)象，我們在初中也已經(jīng)初步了解，上一節(jié)我們學習了光的反射，現(xiàn)在我們討論光的折射．

（二）教學過程 

 光傳播到兩種介質(zhì)交界面時，同時發(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)的光學性質(zhì)的物理量．對于同一介質(zhì)無論 、 變化， 是不變的．對于不同介質(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)對真空的折射率又叫絕對折射率．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，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，一束光在兩個介質(zhì)的界面上會同時產(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)．

對于折射率應(yīng)從下面幾個層次來理解：

A、在光的折射現(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常數(shù)．

B、對于不同的介質(zhì)，此常數(shù)的值是不同的．如光從真空進入水中，這個常數(shù)為4/3，光從真空進入玻璃中，該常數(shù)為3/2．顯然，這個常數(shù)能反映介質(zhì)的光學性質(zhì)，我們把它定義為介質(zhì)的絕對折射率，簡稱為折射率，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，才能理解光的折射現(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

1． 測定各種透光物質(zhì)的折射率

2． 研究同種物質(zhì)對于不同顏色光的折射率

3． 利用光的折射知識解釋生活中的有關(guān)現(xiàn)象．

光的折射

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