光的折射教学设计方案
这就是光的折射定律,也叫斯涅耳定律.
演示:如果使光线逆着原来的折射光线到界面上,折射光线就逆着原来的入射光线射出,这就是说,在折射现象中光路也是可逆的.(在反射现象中,光路是可逆的)
3、折射率 .
光从一种介质射入另一种介质时,虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数 ,但是对不同的介质来说,这个常数 是不同的.这个常数 跟介质有关系,是一个反映介质的光学性质的物理量,我们把它叫做介质的折射率.
(1)定义式: .
是光线在真空中与法线之间的夹角.
是光线在介质中与法线之间的夹角.光从真空射入某种介质时的折射率,叫做该种介质的绝对折射率,也简称为某种介质的折射率.相对折射率在高中不作要求.又因为空气的绝对折射率为1.00028,在近似计算中认为空气和真空相同,故有时光从空气射入某种介质时的折射率当作绝对折射率进行计算.
(2)折射率的定义式为量度式.折射率无单位,任何介质的折射率不能小于1.记住水的折射率为1.33,约为 ,玻璃的折射率一般为1.50,可写作 .
4、介质的折射率与光速的关系.理论和实验的研究都证明:某种介质的折射率,等于光在真空中的速度 跟光在这种介质中的速度 之比.
.
例1:光在某介质中的传播速度是2.122×108m/s,当光线以30°入射角,由该介质射入空气时,折射角为多少?
解:由介质的折射率与光速的关系得:
(1)
又根据介质折射率的定义式得:
(2)
为在空气中光线、法线间的夹角即为所求. 为在介质中光线与法线间的夹角30°.
由(1)、(2)两式解得:
所以
例2:线从空气射入甲介质中时,入射角 ,折射角 ,光线从空气中射入乙介质中时,入射角 ,折射角 .求光在甲、乙两种介质中的传播速度比.
解:设光在甲介质中传播的速度为 ,光在乙介质中传播的速度为 .根据折射率的定义式得:
.
.
根据折射率与光速的关系得:
, ,得: ,
所以:
例3:光线从空气射入 的介质中,反射光线恰垂直于折射光线,则入射角约为多少?
解:根据光的反射定律有入射角 跟反射角 相等 ,根据题意折射光线与反射光线垂直,即两光线
的夹角为90°,则反射角 与折射角 互余,即 ,则 .又根据折射率的定义式:
所以: .
练习:
(1)已知水的折射率为 ,某种玻璃的折射率是 ,则光在水中和在这种玻璃中传播的速度之比是多少?9∶8.
(2)由空气射入某种介质,折射光线与反射光线恰好垂直,已知入射角是53°,则这种介质可能是什么?水.
(3)一束宽度为10 cm的平行光束,以 60°的入射角从空气射入折射率为
的介质中,界面光滑平整,求反射光束和折射光束的宽度.10cm;17.3cm.(三)课堂小结
1、光的折射定律是几何光学的三大基本规律之一.(另外两个规律是:光的直线传播规律,光的反射定律)是研究几何光学的重要法宝.高中阶段只研究在两种介质中其中一种是空气的两界面间的折射情况及所遵循的规律.在应用时,一定要注意作图.突出几何的特点.