第四章光

第1節光的折射

本節主要講光的折射定律和折射率的測定，它們是本章的重點，教學中要充分重視。初中學習

的這是的知識程度是粗淺的，到這里要進一步深化，折射率是一個全新的知識點，它對于理解全反

射非常重要。

【物理觀念】按照學生的認知規律，設計力求落實新課標的理念。

【科學思維】鞏固和深化了理解折射定律，會利用折射定律解釋相關光現象和計算有關問題。

【科學探究】探究理解折射率的概念，會測定玻璃折射率。

【科學態度與責任】從實驗現象激發學生興趣引出課題，使學生感受奇妙的物理現象，培養學生的

科學素養。

【教學重點】折射定律的應用。折射率的測量。

【教學難點】折射定律與光路可逆原理相結合的應用

一、【引入新課】

想一想：

射水魚在水中能準確射中水面上不遠處的小昆蟲。水中的魚看到小昆蟲在什么位置？是在昆蟲的上

方還是下方？

陽光照射水面時，我們能夠看到水中的魚和草，同時也能看到太陽的倒影，這說明：光從空氣射到

水面時，一部分光射進水中，另一部分光返回到空氣中。一般說來，光從第1種介質射到該介質與

第2種介質的分界面時，一部分光會返回到第1種介質，這個現象叫作光的反射；另一部分光會進

入第2種介質，這個現象叫作光的折射。光在反射時遵從反射定律，光在折射時遵從什么規律呢？

光的反射和折射同時發生

定義：入射光線與法線的夾角θ1稱為入射角；

折射光線與法線的夾角θ2稱為折射角。

1

2

光的反射和折射同時發生

二、【進行新課】

探究點一、折射定律

改變入射光線的方向觀察實驗現象？

結論：

①折射光線與入射光線、法線處在同一平面內，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側。

②當光從空氣斜射入玻璃中時，折射角小于入

入射角與折射角有什么關系呢？

1621年，荷蘭數學家斯涅耳在分析了大量實驗數據后，找到了兩者之間的關系，并把它總結為光

的折射定律（refractionlaw）：

光的折射定律

折射光線與入射光線、法線處在同一平面內，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側；入射角的

正弦與折射角的正弦成正比，即；

sin

常數1

sin2

1

2

光的折射定律的說明：

（1）式中的比例常數與入射角、折射角的大小無關，只與兩種介質的性質有關。

（2）折射現象中光路是可逆的；

光路可逆

（3）光的傳播方向:光從一種介質進入另一種介質時,傳播方向一般要發生變化。并非一定變化,當光

垂直界面入射時,傳播方向就不發生變化。

（4）光的傳播速度:光從一種介質進入另一種介質時,傳播速度一定發生變化,當光垂直界面入射時,

光的傳播方向雖然不變,但也屬于折射,光傳播的速度發生變化。

(5)光從一種介質進入另一種介質時,折射角與入射角的大小關系不要一概而論,要視兩種介質的折射

率大小而定。

(6)當光從折射率小的介質斜射入折射率大的介質時,入射角大于折射角,當光從折射率大的介質斜射

入折射率小的介質時,入射角小于折射角。

探究點二、折射率

光的折射律

光從真空射入某種介質發生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫作這種介質的絕對折射

率，簡稱折射率（refractiveindex），用符號n表示。真空的折射率為1，空氣的折射率近似為1

sin1

n12n

sin2

1

2

光的折射律的說明

1、由光的折射定律，n是個沒有單位的常數；

2、對不同介質，n的數值不同。比如，光從真空射入玻璃時，n約為1.50；光從真空射入水中時，n

約1.33。可見，n與介質有關系，是反映介質光學性質的物理量。

3、折射率與光速的關系:某種介質的折射率,等于光在真空中的傳播速度c與光在這種介質中的傳播

c

速度v之比,即n=v。

4、特點:任何介質的折射率都大于1。

5、折射率反映介質對光的偏折作用，n越大光線偏折越厲害。

6、由于光在真空中的傳播速度c大于光在任何其他介質中的傳播速度v，因而任何介質的折射率n

都大于1。所以，光從真空射入任何介質時，sinθ1都大于sinθ2，即入射角總是大于折射角。下

表列出了幾種介質的折射率。

7、折射率是衡量材料光學性能的重要指標。根據折射定律，可以測量材料的折射率。

表幾種介質的折射率（λ＝589.3nmt＝20℃）

誤區：認識折射率的三大誤區

誤區1:誤認為折射率定義式中θ1一定是入射角

產生誤區的原因是對折射率定義理解不清,θ1是真空(空氣)中的光線與法線的夾角,不一定是入射角;θ2

是介質中的光線與法線的夾角,不一定是折射角。

誤區2:誤認為介質的密度越大,折射率越大

這是由于不理解折射率和密度的關系,介質的折射率和密度沒有必然的聯系,密度大,折射率不一定

大。

誤區3:誤認為折射率n與sinθ1成正比,與sinθ2成反比

sin1

其原因是對n=sin2只從數學表達式上理解,不理解折射率n的實質,其大小與入射角、折射角的大小

無關。

利用光的折射解決實際問題

鉛筆彎曲的現象

測量玻璃磚的折射率

實驗：

測量玻璃的折射率

如圖當光以一定的入射角透過一塊兩面平行的玻璃磚時，只要找出與入射光線AO相對應的出射光

線O′D，就能夠畫出光從空氣射入玻璃后的折射光線OO′，于是就能測量入射角θ1、折射角θ2。根

據折射定律，就可以求出玻璃的折射率了。

怎樣確定與入射光線AO相對應的折射光線OO′？

測量玻璃的折射率

實驗原理：

sini

n

sinr

實驗方法：用插針法研究某一條光線經過平行玻璃磚，測出折射角和入射角。

實驗器材：玻璃磚、白紙、大頭針若干、鉛筆、直尺、量角器。

實驗方法：用插針法研究某一條光線經過平行玻璃磚，測出折射角和入射角。

實驗步驟：

（1）鋪紙（將白紙用圖釘固定在木板上）；

（2）在白紙上畫一條線aa’作為界面，過aa’上的一點O（作為入射點）畫法線

N’N,并畫AO作為入射光線；

（3）把玻璃磚放在白紙上，使它的一邊與aa’對齊（確保O為實際入射點)，

確定（如何確定，聯想驗證平行四邊形定則實驗中記錄力的方向）玻璃磚的

另一界面bb’(確保出射點準確）

（4）在直線AO上豎直插大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調整視線讓P2擋住

P1的像。再在另一側豎直插上兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3、P2、P1的

像，記下P3、P4位置。

（5）移去在大頭針和玻璃磚，過P3、P4所在處作直線DC與bb’交于o’（作為實際出射點），直線

O’D代表沿AO方向入射光通過玻璃磚后的傳播方向。

（6）連接OO’，入射角i=∠AON’,折射角r＝∠NOO’，用量角器量出入射角和折射角，求出對應

的正弦值，記錄在表格中。

（7）用上述方法求出入射角分別為30°、45°、60°時的折射角，查出它們的正弦值代入計算。

（8）算出不同入射角時的入射角與折射角的正弦比值，最后求出幾次實驗的平均值為折射率。

注意事項：

（1）入射角一般取15°→75°為宜（太小，相對誤差大；太大,使折射光線弱，不易觀察）

（2）插針要豎直，且間距適當大些（精確確定光路）

（3）插針法實驗，玻璃磚不能動（移動會改變光路圖）

（4）確定邊界線時嚴禁把玻璃磚當尺子用（損壞玻璃磚），畫邊界線時描兩點確定邊界線。

（5）玻璃磚寬度在5cm以上（讓折射光線長點以減小誤差）

課堂重點知識小結

隨堂練習

例1一束單色光從真空斜射向某種介質的表面，光路如圖所示，求該介質的折射率

【答案】：n2

sin45

n2

【解析】：由題圖及折射率定義得，sin30

例2、（單選）在水中的潛水員斜向上看岸邊的物體時,看到的物體()

A.比物體所處的實際位置高

B.比物體所處的實際位置低

C.跟物體所處的實際位置一樣高

D.以上三種情況都有可能

【答案】：A

【解析】：物體反射的光斜射到水面上,會發生折射現象,當光進入水中后靠近法線射入潛水員眼睛,

而潛水員由于錯覺,認為光始終沿直線傳播,逆著光的方向看上去而形成虛像,所以潛水員在水中看見

岸上的物體,實際是變高了的物體的虛像,A正確。

例3、（單選）一條光線以40°的入射角從真空射到平板透明材料上,光的一部分被反射,一部分被折

射,折射光線與反射光線的夾角可能是()

A.小于40°