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一、教學(xué)目標(biāo)

1．在物理知識(shí)方面的要求．

(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．

2．通過(guò)觀(guān)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(guān)察反射光線(xiàn)、折射光線(xiàn)隨入射角的變化而變化，培養(yǎng)學(xué)生的觀(guān)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．

3．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(guān)性與人的觀(guān)察的主觀(guān)性的矛盾應(yīng)如何解決，人的直接觀(guān)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．

4．會(huì)用折射定律解釋簡(jiǎn)單的現(xiàn)象．

二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

1．重點(diǎn)是光的折射定律、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．

2．難點(diǎn)是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(xiàn)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．

四、主要教學(xué)過(guò)程

(一)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(xiàn)跟入射光線(xiàn)和法線(xiàn)在同一平面內(nèi)；折射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分居在法線(xiàn)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．

(二)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

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(xiàn)垂直于平面過(guò)圓心入射(沿法線(xiàn)入射)，觀(guān)察折射情況：

a．角度，

b．明暗程度與入射光線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比．然后改變?nèi)肷浣沁M(jìn)行記錄，再次觀(guān)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(xiàn)、反射光線(xiàn)、折射光線(xiàn)的能量分配．(某種玻璃與空氣的界面上)

*

我們可以得出結(jié)論：隨入射角的增大，反射光線(xiàn)的能量比例逐漸增加，而折射光線(xiàn)的能量比例逐漸減?。?/p>

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)實(shí)驗(yàn)得到：

A．折射光線(xiàn)跟入射光線(xiàn)和法線(xiàn)在同一平面內(nèi)；

B．折射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分居在法線(xiàn)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(xiě)在黑板上讓學(xué)生進(jìn)行計(jì)算(用計(jì)算器)，光線(xiàn)從空氣射入某種玻璃．

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我們可以得出結(jié)論：隨入射角的增大，反射光線(xiàn)的能量比例逐漸增加，而折射光線(xiàn)的能量比例逐漸減?。?/p>

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)實(shí)驗(yàn)得到：

A．折射光線(xiàn)跟入射光線(xiàn)和法線(xiàn)在同一平面內(nèi)；

B．折射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分居在法線(xiàn)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(xiě)在黑板上讓學(xué)生進(jìn)行計(jì)算(用計(jì)算器)，光線(xiàn)從空氣射入某種玻璃．

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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(xiàn)逆著原來(lái)的折射光線(xiàn)到界面上，折射光線(xiàn)就逆著原來(lái)的入射光線(xiàn)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，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．

i是光線(xiàn)在真空中與法線(xiàn)之間的夾角．

r是光線(xiàn)在介質(zhì)中與法線(xiàn)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(chēng)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)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

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跟光在這種介質(zhì)中的速度之比．

例1光在某介質(zhì)中的傳播速度是2.122×108m/s，當(dāng)光線(xiàn)以30°入射角，由該介質(zhì)射入空氣時(shí)，折射角為多少？

解：由介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系得

又根據(jù)介質(zhì)折射率的定義式得

r為在空氣中光線(xiàn)、法線(xiàn)間的夾角即為所求．i為在介質(zhì)中光線(xiàn)與法線(xiàn)間的夾角30°．

由(1)、(2)兩式解得：

所以r=45°．

例2光線(xiàn)從空氣射入甲介質(zhì)中時(shí)，入射角i=45°，折射角r=30°，光線(xiàn)從空氣中射入乙介質(zhì)中時(shí)，入射角i′=60°，折射角r′=30°．求光在甲、乙兩種介質(zhì)中的傳播速度比．

解：設(shè)光在甲介質(zhì)中傳播的速度為v甲，光在乙介質(zhì)中傳播的速度為v乙．

根據(jù)折射率的定義式得：

根據(jù)折射率與光速的關(guān)系得：

則入射角約為多少？

解：根據(jù)光的反射定律有入射角i跟反射角β相等i=β，根據(jù)題意折射光線(xiàn)與反射光線(xiàn)垂直，即兩光線(xiàn)的夾角為90°，則反射角β與折射角r互余，即β+r=90°，則i＋r=90°．

又根據(jù)折射率的定義式：

所以i=60°．

練習(xí)：

這種玻璃中傳播的速度之比是多少？9∶8．

(2)光線(xiàn)由空氣射入某種介質(zhì)，折射光線(xiàn)與反射光線(xiàn)恰好垂直，已知入射角是53°，則這種介質(zhì)可能是什么？水．

(3)一束寬度為10cm的平行光束，以60°的入射角從空氣射入折射

17.3cm．

(三)課堂小結(jié)

1．光的折射定律是幾何光學(xué)的三大基本規(guī)律之一．(另外兩個(gè)規(guī)律是：光的直線(xiàn)傳播規(guī)律，光的反射定律)是研究幾何光學(xué)的重要法寶．高中階段只研究在兩種介質(zhì)中其中一種是空氣的兩界面間的折射情況及所遵循的規(guī)律．在應(yīng)用時(shí)，一定要注意作圖．突出幾何的特點(diǎn)．

2．折射率是幾何光學(xué)中非常重要的基本概念之一．它反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)．每一種介質(zhì)在一定條件下有一個(gè)確切的折射率，不同種類(lèi)的介質(zhì)在相同的條件下，一般具有不同的折射率．例如：玻璃的折射率是1.50，水的折射率是1.33．

3．通常說(shuō)的介質(zhì)的折射率是指介質(zhì)的絕對(duì)折射率，即光從真空射入某種介質(zhì)時(shí)的折射率．設(shè)光由介質(zhì)1射入介質(zhì)2，這時(shí)的折射率確切地說(shuō)應(yīng)該叫做介質(zhì)2對(duì)介質(zhì)1的相對(duì)折射率，通常用n21來(lái)表示．相對(duì)折射率在高中階段不要求，一般學(xué)校的學(xué)生最好不引入，避免引起概念混亂．

五、教學(xué)說(shuō)明

1．光的折射的實(shí)驗(yàn)在暗室中做效果更好，在介紹儀器時(shí)，一定要說(shuō)明半圓柱透鏡的放法和如何改變?nèi)肷浣?，特別是在做逆向入射時(shí)一定要說(shuō)清楚半圓柱體透鏡的圓面入射時(shí)是沿法線(xiàn)入射，這時(shí)還要特別指出的是引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察光的明暗程度，分析能量分配的關(guān)系．

2．教師在黑板上作圖一定要用直尺規(guī)范作圖，強(qiáng)調(diào)學(xué)生也要用規(guī)尺作圖，以便養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣．為將來(lái)的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)．