折射率（光的折射定律）教案

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1、折射率（光的折射定律）一．教學(xué)目標(biāo)1．了解介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系；2．掌握光的折射定律；3．掌握介質(zhì)的折射率的概念。4．通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解到光在兩種介質(zhì)界面上發(fā)生的現(xiàn)象（反射和折射），觀察反射光線、折射光線隨入射角的變化而變化，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括能力，通過(guò)相關(guān)物理量變化規(guī)律的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生分析、推理能力。5．滲透物理研究和學(xué)習(xí)的科學(xué)態(tài)度的教育。實(shí)驗(yàn)的客觀性與人的觀察的主觀性的矛盾應(yīng)如何解決，人的直接觀察與用儀器探測(cè)是有差別的，我們應(yīng)用科學(xué)的態(tài)度看待用儀器探測(cè)的結(jié)果。6．會(huì)用折射定律解釋簡(jiǎn)單的現(xiàn)象。二．重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：

2、光的折射定律、折射率。折射率是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，由介質(zhì)來(lái)決定。難點(diǎn)：光的折射定律和折射率的應(yīng)用。通過(guò)問(wèn)題的分析解決加深對(duì)折射率概念的理解，學(xué)會(huì)解決問(wèn)題的方法。三．教具1．光的折射演示器。附件：接線板、火柴、煙霧發(fā)生器及煙霧源、半圓柱透明玻璃。2．直尺，計(jì)算器。3．運(yùn)用相關(guān)內(nèi)容的多媒體教學(xué)課件（參看清華同方課件：“光的折射與全反射”）。四．教學(xué)過(guò)程1．引入新課我們?cè)诔踔幸褜W(xué)過(guò)光的折射規(guī)律：折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)；折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)；當(dāng)光從空氣斜射入水或玻璃中時(shí)，折射角小于入射角；當(dāng)光從水或玻璃

3、斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角．初中學(xué)的光的折射規(guī)律只是定性地描述了光的折射現(xiàn)象，而我們今天要定量地進(jìn)行研究。2．內(nèi)容組織演示：將光的激光演示儀接通電源，暫不打開(kāi)開(kāi)關(guān)，將煙霧發(fā)生器點(diǎn)燃置入光的折射演示器中，將半圓柱透明玻璃放入對(duì)應(yīng)的位置。打開(kāi)開(kāi)關(guān)，將激光管點(diǎn)燃，讓一束激光照在半圓柱透明玻璃的平面上，讓光線垂直于平面過(guò)圓心入射（沿法線入射），觀察折射情況：a．角度，b．明暗程度與入射光線進(jìn)行對(duì)比，然后改變?nèi)肷浣沁M(jìn)行記錄，再次觀察能量改變的情況。最后進(jìn)行概括、歸納、小結(jié)。1．在兩種介質(zhì)的分界面上入射光線、反射光線、折射光線的能量分

4、配。（某種玻璃與空氣的界面上）入射角（入射光線能量為100％）　反射光線能量　折射光線能量0°　　　　100％　　　　4.7％　　　95.3％　　30°　　　　100％　　　　4.9％　　　95.1％60°　　　　100％　　　　9.8％　　　90.2％80°　　　　100％　　　　39％　　61％　　90°　　　　100％　　　　100％　　　0％我們可以得出結(jié)論：隨入射角的增大，反射光線的能量比例逐漸增加，而折射光線的能量比例逐漸減小。2．經(jīng)歷了近1500年才得到完善的定律。（1）歷史發(fā)展：公元2世紀(jì)古希臘天文學(xué)家托勒密通過(guò)

5、實(shí)驗(yàn)得到：A．折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)；B．折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)；C．折射角正比于入射角。德國(guó)物理學(xué)家開(kāi)普勒也做了研究。（2）折射定律：最終在1621年，由荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳找到了入射角和折射角之間的關(guān)系。將一組測(cè)量數(shù)據(jù)抄寫在黑板上讓學(xué)生進(jìn)行計(jì)算（用計(jì)算器），光線從空氣射入某種玻璃。入射角i（°）折射角r（°）i/rsini/sinr10　　　　　　　　6.7　　　　1.501.4920　　　　　　　　13.3　　　　1.50　　1.4930　　　　　　　19.6　　　　1.53　　1.4940　　　　　

6、　　25.2　　　　1.59　　1.5150　　　　　　　　30.7　　　　1.63　　　1.5060　　　　　　　　35.1　　　　1.67　　　1.5170　　　　　　　　38.6　　　　1.81　　　1.5080　　　　　　　　40.6　　　　1.97　　　1.51通過(guò)分析表中數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。如果用n來(lái)表示這個(gè)比例常數(shù)，就有這就是光的折射定律，也叫斯涅耳定律。演示：如果使光線逆著原來(lái)的折射光線到界面上，折射光線就逆著原來(lái)的入射光線射出，這就是說(shuō)，在折射現(xiàn)象中光路也是可逆的。（在反射現(xiàn)象中

7、，光路是可逆的）3．折射率n。光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)n，但是對(duì)不同的介質(zhì)來(lái)說(shuō)，這個(gè)常數(shù)n是不同的。這個(gè)常數(shù)n跟介質(zhì)有關(guān)系，是一個(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量，我們把它叫做介質(zhì)的折射率。（1）定義式：i是光線在真空中與法線之間的夾角。r是光線在介質(zhì)中與法線之間的夾角。光從真空射入某種介質(zhì)時(shí)的折射率，叫做該種介質(zhì)的絕對(duì)折射率，也簡(jiǎn)稱為某種介質(zhì)的折射率。相對(duì)折射率在高中不作要求。又因?yàn)榭諝獾慕^對(duì)折射率為1.00028，在近似計(jì)算中認(rèn)為空氣和真空相同，故有時(shí)光從空氣射入某種介質(zhì)時(shí)的折射率當(dāng)

8、作絕對(duì)折射率進(jìn)行計(jì)算。（2）折射率的定義式為量度式。折射率無(wú)單位，任何介質(zhì)的折射率不能小于1。記住水的折射率為1.33約為，玻璃的折射率一般為1.50可寫做。4．介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系。理論和實(shí)驗(yàn)的研究都證明：某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的速度c跟光在這種