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光的折射

教学目标
知识目标

　　1、理解折射定律的确切含义，并能用来解释光现象和计算有关的问题．
　　2、理解折射率（指绝对折射率）的定义，以及折射率是反映介质光学性质的物理量．
　　3、知道折射率与光速的关系，并能用来进行计算．

能力目标
　　1、知道折射光路是可逆的，并能解释光现象和计算有关的问题．
　　2、能解释自然界中出现的光的折射现象，如：海市蜃楼、水中观像等．

情感目标
　　通过生活中大量的折射现象的分析，激发学生学习物理知识的热情，并正确认识生活中的自然现象．

 

教学建议

　　 折射定律和折射率的概念是重点内容．其中对折射率的理解是难点．教学中要注意这样几点、
　　①折射定律在初中是作为实验的结论提出来的，定律的第二条没有讲正弦比，只是通过实验讲了入射角和折射角哪个大、在高中教学中应该介绍折射定律的发现过程，使学生认识到科学上的发现是要经过曲折过程的，培养学生不断树立勇于探索规律的思想、
　　②折射率是掌握折射定律的关键，要让学生理解中体会这样几个层次；当光由真空射入玻璃时，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但正弦值之比都是个常数；对于不同介质具有不同的常数；媒质的折射率与入射角、折射角无关，而是跟光在其中的传播速度v有关．
　　③讲完折射定律应做学生实验，测玻璃的折射率．让学生通过实验理解 ，是测量式，而折射率反映的是介质的性质、
对于折射定律的应用，要让学生掌握分析方法，教师可以列举一些折射现象，适当引导学生进行分析，逐渐让学生认识到光的折射规律对现象的分析方法．

实验建议

　　1、光的折射现象的演示，可用激光光学演示仪，它的优点是可以不在暗室中进行实验．本实验利用半圆形玻璃砖的平面和光盘上“90°”刻度线重合，圆心和光盘圆心重合，使入射光射向圆心让入射光从空气射入玻璃，折射光从柱面射出，因沿半径方向而不再折射．这样改变入射角，可以从光盘读出几组不同的i、r值，计算正弦比值、加深对折射定律的理解．

　　2、在讲光的全反射现象时，可以增加一个演示实验，以使学生对全反射现象留下深刻的印象．“用一个直径2cm以上的表面粗糙的金属球悬挂起来，表面用蜡烛燃烧冒出烟将其熏黑．使其浸入水中从量林侧面观察是一个亮亮的银球．提出水后是一个黑球．”学生看后很惊奇，然后引导学生用全反射产生的条件分析现象产生的原因，效果较好．

　　3、测玻璃的折射率的学生实验，作图时要求精确，本实验要让学生知道：

　　（1）处理数据的方法不仅可以直接测量入射角i和折射角r，还可以通过在入射光线和折射光线上量取等长线段，然后向法线做垂线的方法，如图用刻度尺测量出AD和BP的长度，

　　这种方法中，AO=PO且注意AO和PO尽量取得长一些，例如要大于10cm，一般可得到三位有效数字，取不同的入射角得到的n值很接近．

　　（2）本实验也可以不用平行板玻璃砖、实验的关键在于用插针法确定射出玻璃砖的出射光线，然后通过连接入射点和出射点找到折射光线．

 

教学设计示例

光的折射

（－）引入新课

　　当光从一种介质进入另一种介质时，将发生反射和折射现象，光的折射现象，我们在初中也已经初步了解，上一节我们学习了光的反射，现在我们讨论光的折射．

（二）教学过程

　　 光传播到两种介质交界面时，同时发生反射和折射现象．

　　1、折射定律：

　　（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） ． 为折射率它是反映介质的光学性质的物理量．对于同一介质无论 、 变化， 是不变的．对于不同介质 的值是不同的．介质的折射率n与光的其中传播速度有关， ．由此可知光在不同介质中传播光速大小是不同的．必须指出光线入射的介质为真空；另一种介质可是任意的，如此定义的折射率为介质对真空的折射率又叫绝对折射率．如果光线在任意“两种介质中传播，折射率大的介质对折射率小的介质叫光密介质，反之叫光疏介质．它们是相对的．

　　理解和掌握折射率的物理意义是掌握折射定律的关键.

　　一束光射到两种介质的界面时，其能量分配成反射和折射两部分，随着入射角的不同，其能量分配的比例也不同、在一般情况下，一束光在两个介质的界面上会同时产生反射和折射，其中反射光线遵循反射定律，折射光线遵循的规律与折射率有关．

　　对于折射率应从下面几个层次来理解：

　　A、在光的折射现象中，折射角随着入射角的变化而变化，而两角的正弦值之比是个常数．
　　B、对于不同的介质，此常数的值是不同的．如光从真空进入水中，这个常数为4/3，光从真空进入玻璃中，该常数为3/2．显然，这个常数能反映介质的光学性质，我们把它定义为介质的绝对折射率，简称为折射率，用字母n表示．
　　C、介质的折射率是由介质本身性质决定的．它取决于光在介质中传播的速度．
　　D、由于不同频率的色光在同一种介质中传播速度不同，红光的传播速度最大，折射率最小，紫光的春播速度最小，折射率最大．

　　只有掌握了折射率的内涵，才能理解光的折射现象，不仅能掌握折射定律，而且为研究全反射现象打下良好的基础．

 

探究活动

　　1． 测定各种透光物质的折射率

　　2． 研究同种物质对于不同颜色光的折射率

　　3． 利用光的折射知识解释生活中的有关现象．

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