4.1 光的折射 导学案 -2023-2024学年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＝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＝. 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＝。 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，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. B． C.c D．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＝，OP＝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