第4章 第1讲 光的折射定律-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（鲁科版选修3-4）

第1讲　光的折射定律 [目标定位]　1.理解光的折射定律，并能用来解释和计算有关问题.2.理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系.3.会依据光的折射定律作出光路图.4.会用插针法测定玻璃的折射率． 一、折射角与入射角的定量关系 1．光的折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会改变的现象． 2．斯涅耳定律(又叫光的折射定律) 入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数． 即＝n. 3．光路可逆性：在光的反射现象和折射现象中，光路都是可逆的． 4．折射率：光从真空(或空气)射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦跟折射角r的正弦的比值n，叫做这种介质的折射率． 二、折射率的意义 1．意义：介质的折射率反映了光在介质中的偏折程度．折射 率越大，介质使光偏离原来传播方向的程度就越大． 2．折射率与光速的关系：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n＝. 三、测量介质的折射率 原理：用插针法确定光路，根据光的折射定律计算出折射率． 四、对折射现象的解释 1．现象：水中的物体看起来比实际要浅． 2．色散现象 红光的传播速度最大，折射率最小；紫光的传播速度最小，折射率最大． 一、对折射率的理解 1．折射率是一个反映介质的光学性质的物理量，其大小由介质本身及入射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关． 2．“相对折射率”与“绝对折射率”[来源:学科网ZXXK] (1)相对折射率：光从介质1射入介质2时，入射角θ1与折射角θ2的正弦之比叫做介质2对介质1的相对折射率，通常用n12表示． ＝n12 (2)绝对折射率：若介质1是真空，则介质2相对真空的折射率叫做该介质的绝对折射率，通常用n表示． 3．任何介质的折射率n都大于1. 4．应用n＝计算介质折射率时，注意θ1为真空中的光线与法线夹角，不一定为入射角；θ2为介质中光线与法线的夹角，也不一定为折射角． 例1　关于折射率，下列说法正确的是(　　) A．根据＝n可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比 B．根据＝n可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比 C．根据n＝可知，介质的折射率与光在该介质中的光速成反比 D．同一频率的光由真空进入某种介质时，折射率与波长成反比 解析　介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，故选项A、B均错；由于真空中的光速是个定值，故n与v成反比是正确的，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，选项C正确；由于v＝λf，当f一定时，v与λ成正比，又n与v成反比，故n与λ也成反比，选项D正确． 答案　CD 二、测定玻璃的折射率 1．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＝. 2．实验器材：两面平行的玻璃砖，方木板，白纸，图钉(若干)，大头针四枚，直尺，量角器，铅笔． 3. 图1 实验步骤：(1)如图1所示，将白纸用图钉钉在方木板上． (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作为入射光线． (3)把长方形玻璃砖放在白纸上，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本身及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θ1和θ2，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)用上述方法测出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中． (8)算出不同入射角下的正弦比值，最后求出在几次实验中比值的平均值，即为玻璃砖的折射率． 4．注意事项 (1)实验中，玻璃砖在纸上位置不可移动． (2)不能用手触摸玻璃砖光洁面，更不能把玻璃砖当尺子用． (3)大头钉应竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应适当大些，以减小确定光路方向时造成的误差． (4)实验中入射角不宜过小，否则会使测量误差大，也不宜过大． (5)本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖，而是采用三棱镜、半圆形玻璃砖等，那么只是出射光和入射光不平行，同样能测出折射率． 例2　 图2 用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两枚