1、光的折射定律,一、光的折射定律,实验表明：折射角随着入射角而改变，但是入射角跟折射角之间究竟有什么定量的关系呢？,人类从积累入射角与折射角的数据到找出两者之间的定量关系，经历了一千多年的时间。,认清折射角！,公元140年，希腊天文学家托勒密认为，入射角1与折射角2之间存在简单的正比关系。即1/ 2=常数。,直到1621年荷兰数学家斯涅耳才终于找到了入射角与折射角之间的规律：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。 即sin1/sin 2=常数,光由空气射入玻璃,光由空气射入玻璃时入射角与折射角的一组数据：,1.光的折射定律：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，
2、入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。,玻璃,O,A,B,N,N,空气,3.在折射现象中光路可逆。,入射角的正弦跟折射角的正弦成正比， 上两种情况中比例常数互为倒数。,4. 特例：当入射角为0时， 折射角也为0（即光线垂直 入射时，不改变方向）与折 射定律并不矛盾。,玻璃,A,B,空气,二、折射率,对不同的介质，常数n是不同的，例如：光从空气射入水中，n=1.33；光从空气射入玻璃，n=1.50。可见n是一个反映介质的光学性质的物理量。,定义：物理学中把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角1的正弦与折射角2的正弦之比n，叫做这种介质的折射率。,2. 某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c跟
3、光在这种介质中的传播速度v之比,研究表明：光发生折射的原因，是光在不同的介质中传播速度不同,光在真空中的速度c大于光在任何介质中的速度v，所以 任何介质的折射率n都大于1，光从真空射入任何介质时，入 射角都大于折射角。而光从任何介质射入真空，入射角都小 于折射角。,n玻璃对真空的折射率（即折射率）、n真空对玻璃的折射率。参见P71.,注意： 1.空气的折射率是1.00028，通常情况下认为光从空气射入某种介质时入射角正弦与折射角正弦之比就是那种介质的折射率。,几种介质的折射率,2.密度大的介质，其折射率不一定大，因为密度和折射率反映的物理性质是不同的。,折射率的理解,对于折射率应从下面几个层次
4、来理解,1、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,2、对于不同的介质，此常数的值是不同的n是一个反应介质光学性质的物理量,3、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,4、介质的折射率反映了介质对光的偏折程度。折射率越大，介质使光偏离原来传播方向的程度就越大。,应用1：,人在水上看到物体的像，比实际物体位置偏上，感觉水比较浅。,从上向下看,例题1、如图所示，一储油桶，底面直径与 高均为d。当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的 某点B。当桶内油的深度等于桶高一半时，由点A沿AB方 向看去，看到桶底上的点C，两点C、B相距d/4。
5、求油的折射率和光在油中传播的速度。,C,B,求出入射角和折射角的正弦！,OD=2CD 可知入射角COD的正弦,油的折射率,光在油中的传播速度,应用 光的色散,1. 复色光在介质中由于折射率不同而分解成单色光的现象，叫做光的色散。,2. 光的色散现象说明：*白光实际上是由各种单色光组成的复色光。*介质材料对不同色光的折射率不同。,*各种色光在同一种介质中传播的速度不同。,红光在介质中的速度比其他色光大，紫光在介质中 的速度最小，,在粗略的讨论中可以忽略色散效应。,请思考：用屏接收和用眼直接对着出射光看，看到的 光谱有没有区别？,红光在上面，紫光在下面。,红光在下面，紫光在上面。,看到的是虚像,自
6、然界中的色散现象-虹、霓,假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比, A.将提前 B.将延后 C.在某些地区将提前,在另一些地区将延后 D.不变,应用3：,有大气，看到太阳更早 没有大气，将迟一些看到太阳,问题：,玻璃是一种透明介质，光从空气入射到玻璃的界面上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？,实验：测玻璃砖的折射率,实验器材：,玻璃砖,白 纸、大头针若干、铅笔、直尺、量角器,实验原理：,1、根据折射率的定义：,要测折射率，必须知道与一个折射现象对应的折射角和入射角。,空气,玻璃,i=?,r=?,界面,法线,实验过程：,课堂练习2：用折射率为n的透明物质做成
7、内、外半径分别为a、b 空心球，如图所示，球的内表面涂有完全吸收光的物质，则当一平行光束射向此球时，球吸收的光束的横截面积多大（指光束进入空心球前的横截面积）？,被吸收！,不被吸收,画出临界光线！,入射角变大，折射角也变大,i,r,i,a,b,解：临界情况对应的光路如图所示。,被球吸收的光束的横截面是什么形状？,是一个以R为半径的圆。,故R=bsini=na,则球吸收的光束横截面积为：S=n2a2,解题小结：要正确分析题意、画出光路图、找出几何关系。,随堂练习：在折射现象中，下列说法中正确的是： （ ）A. 折射角一定比入射角小B. 光从真空中射入不同介质，入射角一定时，折射角大，表示该介质
8、的折射率小C. 介质的折射率大，光在其中的传播速度小D. 折射角和入射角的关系是：入射角增大多少倍，折射角也同样增大多少倍,BC,2. 如图所示是光由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气中的光路图。O点是半圆形玻璃砖的圆心。指出哪些情况是可能发生的，哪些情况是不可能发生的。,B C 是可能发生的 A D 是不可能发生的,3. 红色细光束射到折射率n= 2 的透明球表面，光束在通过 球心的平面内，入射角i=450。研究经折射进入球内又经过 内表面反射一次，再经球面折射后射出的光线。如图所示 （图中已画出入射光线和出射光线）（1）在图中大致画出光线在球内的路径和方向。（2）求入射光线和出射光线之间的夹角。,解：（1）光路如图所示。,A,由于对称性，O点、球内反射点、及A点三点共线。,（2）据折射定律,所以 r=300,则 i=300,又 =450r=150,所以/2=i=150,=300,
