第十七章　光的传播（二、光的折射）

第十七章　光的传播（二、光的折射）

【教学目的】

1.复习光的反射定律，掌握光的折射定律的准确内涵

2.掌握介质的折射率的概念、物理意义

3.了解介质的折射率与光速的关系

【教学重点】

光的折射定律、折射率

【教学难点】

如何利用折射定律，以及光路可逆的知识解决相关问题

【教学过程】

复习引入

复习提问1：光做直线传播的条件是什么？

学生：在同种、均匀介质种传播。

复习提问2：当从一种介质到达另一种介质的分界面时，会发生什么现象呢？

学生：反射和折射。

复习提问3：根据我们初中所学，反射和折射分别有什么样的规律？

学生：作答…

师生共同完善、丰富反射定律（结合图1，抓“两侧”、“共面”、“相等”）；复习反射光路可逆知识。

引入：从刚才的复习可知，我们在初中对于反射的了解已经非常到位了，但对于折射，还只是知道了一些定性的规律。那么，关于折射的定量规律究竟怎样呢？

一　光的折射定律

结合图2，复习入射角θ1和折射角θ2的概念。

关于光的折射，究竟有什么样的定量规律？原来在一千多年前，人们就开始在思考、探索这个问题。根据历史记载，在探索光的折射规律的实践中，做出过重要贡献的有托勒密、开普勒、斯涅尔、笛卡儿、费马等人，他们研究的内容包括传播方向规律，传播速度规律、能量分配规律等等。本节课，我们主要介绍他们在研究传播方向与速度方面的成就──

公元140年，古希腊天文学家托勒密通过实验得到：

a.折射光线跟入射光线和法线在同一平面内；

b.折射光线和入射光线分居在法线的两侧；

c.折射角正比于入射角。

（托勒密的实验数据记录非常详细、准确，只可惜欠缺数学眼光，致使结论的总结出现错误。而这个看来仅仅一步之遥的距离却又使人类经历了一千五百多年的探索！）

16XX年，德国天文学家开普勒出版《折光学》一书，阐述了他对大气折射研究的成果；开普勒根据他自己总结的折射原理制成勒开普勒望远镜，最早地开辟了光的折射在应用领域的先河。

（开普勒的具体“规律”若何，记载不详…）

1622年，荷兰数学家斯涅耳经过进一步的实验，并在借鉴前人观点的基础上总结出现在的折射定律──

1.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两侧；入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。如果用n表示这个比例常数，就有

= n

实践是检验真理的唯一标准，我们很希望通过自己的实验来验证斯涅耳的折射定律，但由于条件所限，今天只能“略过”。下表展示了人们经过精确测量后，得出的光线从空气射入玻璃时相关数据，我们可以看出：①在小角度情形下托勒密结论的“正确性”；②在实验误差允许的范围内，斯涅耳定律的广泛正确性。

入射角θ1(°)

折射角θ2(°)

θ1/θ2

sinθ1/sinθ2

10

6.7

1.50

1.49

20

13.3

1.50

1.49

30

19.6

1.53

1.49

40

25.2

1.59

1.51

50

30.7