4.1光的折射定律 课件-2022-2023学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册(共17张PPT)

(共17张PPT)
第四章 第一节
光的折射定律
学习目标
1.通过观察实验，了解光的折射现象；能规范做光路图；
2.通过对实验数据得分析，探究折射角和入射角的关系并归纳折射定律；
3.知道折射率与光速的关系，并能用其进行计算；
4.通过实验，让学生理解光通过平行玻璃砖的光路规律，掌握在实验中和处理数据时减小误差的方法；
5.学会用物理知识解释自然现象。
新课导入
当光射到两种介质的界面时，一部分光仍回到原来的介质里继续传播的现象叫作光的反射；另一部分光进入第二种介质继续传播的现象叫作光的折射。我们在初中已经学习了光的反射定律，那么，光的折射遵循怎样的规律呢？
学生活动：
在圆柱形玻璃杯中装大半杯清水，将一根筷子竖直插入杯子的左侧，筷子的下半部分在水中，上半部分在空气中，如图所示。将筷子从杯子的左侧逐步移动到右侧的过程中，从杯子的正前方观察筷子在水中的像与在空气中的实物之间的位置关系。
想一想：
从不同的位置看插入水中的筷子观察结果不一样。这个现象背后隐藏着什么规律？
一、光的折射定律
托勒密：在入射角很小的情况下，折射角和入射角成正比。
阿勒·哈增：入射角较大的情况下，折射角和入射角成正比的关系不成立。
开普勒：托勒密的结论只有在入射角小于30o角时才成立。
斯涅尔：在不同的介质里，入射角和折射角的余割之比总是相同的值。
一、光的折射定律
一、光的折射定律
实验与探究：
实验器材
半圆柱形玻璃砖，光反射、折射演示仪。
实验过程
1. 将演示仪平放在桌面上，半圆形玻璃砖放在演示仪上，让玻璃砖的圆心与演示仪的圆心重合，圆心为光线的入射点。
2. 旋转玻璃砖，直到其直边与演示仪面板上的一条直径重合，作为玻璃与空气的界面，与该界面垂直且过圆心的另一条直径为法线。
3. 用激光笔贴着演示仪面板表面，从空气中对着圆心发出光束射入玻璃砖中，从面板上读出入射角 i 与折射角 r。
4. 改变入射角的大小，重复实验步骤 3。数据记录与处理
入射角与折射角的关系
实验结论：在误差允许的范围内，入射角 i 的正弦值跟折射角 r 的正弦值之比为一常数，用 n 来表示这个常数。
一、光的折射定律
一、光的折射定律
一、光的折射定律
1、折射定律：
（1）内容：当光线从空气射入介质时，发生折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角 i 的正弦与折射角 r 的正弦成正比。
（2）公式：
A
O
B
【讨论与交流】
若让光从玻璃片入射，进入到玻璃片与空气的界面，折射光线将如何？光线向什么方向偏折？
【讨论与交流】
若让光从玻璃中沿 BO 方向射入时，会不会发生折射？如果会，折射光线沿哪个方向射出？
与反射现象一样，在折射现象中，光路也是可逆的。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。
一、光的折射定律
二、介质的折射率
1、折射率
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。折射率越大，介质使光偏离原来传播方向的程度就越大。
n 是一个反映介质光学性质的物理量。
2、研究表明，光在不同介质中的传播速度不同；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 v 之比，即
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。
二、介质的折射率
下表列出了几种常见物质的折射率
两种介质比较，折射率较大的介质称为光密介质；折射率较小的介质称为光疏介质。
【例题1】如图所示，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？
二、介质的折射率
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。
【例题2】如图，半径为 R 的玻璃半圆柱体，横截面如图所示，圆心为点 O，AO 为与底面垂直的半径。一束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。
二、介质的折射率
【例题3】如图，截面为矩形的玻璃砖的厚度为L，现测得该玻璃砖的折射率为1.73。若光从上表面射入，入射角i为60°，求：
（1）从下表面射出玻璃砖的光线相对于入射光线的侧移 d。
（2）光在玻璃中传播的时间 t。
二、介质的折射率
二、介质的折射率
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会改变，发生折射现象。光由空气射入玻璃，再通过玻璃射入空气，出射光为什么总与入射光平行？本节我们将通过实验，探究光的折射定律。
二、介质的折射率