4.1.1 光的折射定律 课件-2025-2026学年高二上学期物理教科版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦光的折射定律及折射率，从光的反射现象提问导入，通过实验数据表格分析、历史人物研究历程引导学生推导规律，构建从现象到定量规律的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过入射角折射角数据对比、斯涅耳等科学家研究案例培养科学推理能力，结合储油桶测折射率、坦克观察孔等实例落实模型建构。策略提炼总结光路图绘制与几何知识结合方法，助力学生提升解决实际问题能力，教师可直接用于探究式教学，提高课堂效率。

第四章 光及其应用 按照不同的研究目的，光学可以粗略地分为两大分支： 利用几何学的概念和方法研究光的传播规律，称为几何光学。 研究光的本性以及光与物质相互作用的规律，称为物理光学。 4.1 光的折射定律 (第一课时) 光从第 1 种介质射到该介质与第 2 种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质，这个现象叫作光的反射；另一部分光会进入第2种介质，这个现象叫作光的折射. 光在反射时遵从反射定律，光在折射时遵从什么规律呢？ 光的反射和折射同时发生 i r 空气 玻璃 法线 A O B i :入射光线和法线的夹角——入射角 r :折射光线和法线的夹角——折射角 人类经历了一千多年的时间，从积累的入射角i 和折射角r 的数据中寻求两者之间的定量关系。 入射角 折射角 10° 6.7° 20° 13.3° 30° 19.6° 40° 25.2° 50° 30.7° 60° 35.1° 70° 38.6° 80° 40.6° 光由空气射入玻璃时入射角i和出射角r的数值表 1.49 1.50 1.53 1.59 1.63 1.71 1.81 1.97 1.49 1.49 1.49 1.51 1.50 1.51 1.50 1.51 i/r sini/sinr i r 空气 玻璃 法线 A O B 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。 （1）折射光线、入射光线、法线在同一平面内 （2）折射光线，入射光线在法线两侧 （3）入射角的正弦跟折射角的正弦成正比， 如果用n 来表示这个比例常数，就有： i r 空气 玻璃 N N' A O B 一、光的折射定律（斯涅耳定律） 斯涅耳 i r 空气 水 折射光路是可逆的 9 (1)定义:光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率（refractive index），用符号 n 表示. (2)定义式： (3)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跟光在这种介质中的传播速度v之比. (4)光在不同介质的速度不同，这是光发生折射的原因. 二、折射率 （折射率是反应介质光学性质的物理量） 几种介质的折射率(λ=589.3nm t=20℃） 介质 折射率 介质 折射率 介质 折射率 空气 1.00028 水 1.33(4/3) 冰 1.309 酒精 1.36 麻油 1.47 水晶 1.55 玻璃 1.50-2.00 金刚石 2.42 翡翠 1.57 红/蓝宝石 1.77 二硫化碳 1.63 岩盐 1.55 折射率越大，介质使光偏离原来传播方向的程度就越大。 以相同的入射角由真空入射到不同介质，折射角小于入射角，介质的折射率越大，折射角越小。 以相同的入射角由不同介质入射到真空，折射角大于入射角，介质的折射率越大，折射角越大。 1、下面是某单色光由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气的光路图， 点O是半圆形玻璃砖的圆心。可能正确的光路图是( ) 2、利用激光可测量玻璃的折射率。在如图所示的光路中，A为激光的出射点，O为半圆形玻璃砖 横截面的圆心，AO过半圆顶点。 从点A 发出的光束与AO成 α 角，以入射角i入射到半圆弧上， 出射光平行于AO，求此玻璃的折射率。 3、如图，一个储油桶的底面直径与高均为d。当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距 d/4 。求油的折射率和光在油中传播的速度。 4、为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个孔。假定坦克壁厚16 cm，孔的左右两边距离12 cm，孔内安装一块折射率为1.5的玻璃，厚度与坦克的壁厚相同（图为俯视图）。坦克内的人通过这块玻璃能看到的外界角度范围为多大 ？ 【解】当人从左侧观察时，作出如图所示的光路图 由几何知识可得 由折射定律 得 坦克内的人通过这块玻璃能看到的外界角度范围为，。 16cm 16cm 5、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？ 分析： 在图中，用点O表示字母上的某一点，OA和 OB是从点O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O的像， AD就是字母的视深h，实际深度为H。 18 光由玻璃进入空气，由光的折射定律 、 都很小，， 得 故小角度近似（垂直观察）： 视深度，小于实际深度 视深度 ——是指从水面上看水中物体，看到的物体的深度。 光由空气进入玻璃，由光的折射定律 、 都很小，， 得 故小角度近似（垂直观察）： 视高度，大于实际高度 视高度 ——是指从水中看水面上方物体时，所看到的物体的高度。 策略提炼 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。 $