13.1 光 的 折 射(一)

光到底是什么？…………… 17世纪明确形成了两大对立学说 由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风 惠更斯 微粒说 波动说 19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性 由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风 19世纪初证明了波动说的正确性 这里的光子已经完全不同于牛顿所说的“微粒”

光的反射定律内容: 光的反射回顾: 光从一种介质射到另一种介质的分界面时,一部分光返回到这种介质中的现象。 反射光线跟入射光线和法线在同一平面内， 反射光线和入射光线分别位于法线的两侧， 反射角等于入射角。 反射现象中，光路是可逆的。

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光从一种介质斜射入另一种介质时， 传播方向一般会发生变化，这种现 象叫光的折射。 入射角：入射光线与法线 折射角：折射光线与法线之 (一)光的折射： 光从一种介质斜射入另一种介质时， 传播方向一般会发生变化，这种现 象叫光的折射。 入射角：入射光线与法线 之间的夹角。 折射角：折射光线与法线之 间的夹角。

1、入射角与折射角的关系： (1)光从空气中射入水中： 结论：入射角大于折射角。 入射角增大，折射角增大。 特殊：当入射角等于0时， 折射角也为0，传播方向不变。

(2)光从水中射入空气中。 结论：入射角小于折射角。 入射角增大，折射角增大。 特殊：当入射角等于0时， 折射角也为0，传播方向不变。 光路的可逆性: 在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。

*光疏介质与光密介质: 光线从光疏介质→光密介质时，入射角＞折射角 光线从光密介质→光疏介质时，入射角＜折射角

sin i n r = （二）折射定律： 1.折射光线、入射光线、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． 实验 动画 2.入射角的正弦与折射角的正弦成正比,即： sin i n r = 这就是光的折射定律,也称斯涅尔定律 （斯涅尔是荷兰数学家）

3.不同的入射角，反射光线与折射光线的能量分配比例不同： 光从空气射到玻璃表面时能量分配情况表 入射角0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 反射光能量% 4.7 4.9 5.3 6.6 9.8 18 39 100 折射光能量% 59.3 95.3 95.1 94.7 93.4 90.2 82 61 结论：反射光能量随着入射角的增大而增大；折射光能量随着入射角的增大而减小。

（三）折射率： 1.折射率n：当光从真空中射入某种介质中并发生折射时入射角i的正弦与折射角r的正弦的比值，叫做这种介质的折射率. 相比较，折射率大的物质叫光密介质，折射率小的物质叫光疏介质.光疏介质或光密介质是相对的.

练习: 1、一束光从某种介质射入空气，入射角为i，折射角为r，则该介质折射率为( ) A.sini/sinr B.sinr/sini C.cosi/cosr D.sini/cosr B

2、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：（ ） 2、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 B

3.理论和实验证明：某种介质的折射率，等于光在真 空中的速度跟光在这种介质中的速度之比。 2.几种介质的折射率 介 质 折射率 介质 金 刚石 2.42 岩盐 1.55 二硫化碳 1.63 酒精 1.36 玻璃 1.5～1.9 水 1.33 水晶 空气 1.00028 注意：一般认为空气的折射率为1。 3.理论和实验证明：某种介质的折射率，等于光在真 空中的速度跟光在这种介质中的速度之比。 光从真空射入任何介质时，入射角大于折射角，根据光路可 逆性，当光从某种介质射入真空中时，折射角大于入射角。

对折射率的理解: 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，此比值是不同的． 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．

【例1】 光线从某种物质射入空气，测得入射角为180，折射角为300，求这种物质的折射率和光在其中的传播的速度。

解析： 光路图如右图所示 前面我们给出了，折射率的定义为 但此题中光是从介质射入空气。所 以我们需要根据光路可逆原理进行 转换。 根据公式： 可推出 （米/秒）

练习： 光从某种介质射入空气，入射角为300，反射光线与折射光线恰好垂直，求这种介质的折射率。

解析： O A B C D

课堂小结： 光的折射 1.反映介质对光的偏折作用，n越大光线偏折越厉害 2.定义式 ＝n－－光从真空中进入介质 光的折射定律 三线共面 sinθ1 / sinθ2 ＝常数 1.反映介质对光的偏折作用，n越大光线偏折越厉害 2.定义式 ＝n－－光从真空中进入介质 （ 1/n＝ －－光从介质进入真空） 3.决定式: n= c/v ( n>1) 光的折射 sinθ1 / sinθ2 折射率n sinθ2 / sinθ1 *相对折射率、绝对折射率

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光的微粒说：光是沿直线高速传播的粒子流 。 牛顿支持微粒说。人们都认为牛顿是微粒说的代表。牛顿于1675年曾提出：“光是一群难以想象的细微而迅速运动的大小不同的粒子”，这些粒子被发光体“一个接一个地发射出来”。 易解释：光的直进性、影的形成、光的反射和折射等现象。 难解释：（1）一束光入射到两种介质界面时，既有反射，又有折射。何种情况发生反射，何种情况下又发生折射呢?微粒说在解释这些时遇到了很大的困难。 （2）两束光相遇后，为何仍能沿原方向传播这一常见的现象，微粒说则完全无能为力了。

光的波动说：某种振动，以波的形式向四周围传播。 代表人物：是荷兰的物理学家惠更斯。 易解释：（1）光的反射、折射、光的反射和折射可以同时发生。 （2）两束光相遇后，为何仍能沿原方向传播这一 常见的现象。 难解释：光的直进性和影的形成。

干涉现象：英国医生兼物理学家托马斯·杨于1801年进行了 著名的杨氏干涉实验。 衍射现象：法国工程师菲涅耳于1818年演示了小孔衍射。 干涉和衍射是波动的重要特征，从而光的波动说得到迅速发展。人类对光的本性的认识达到一个新的阶段。

电磁说的提出：随着物理学各方面的发展，麦克斯韦提出了电磁波的理论，进而了光是电磁波的结论，惠更斯的波动说发展到了麦克斯韦的电磁说。

光电效应：19世纪末，光电效应被发现，光的波动说在光电效应面前束手无策，人们又认识到了光确实具有粒子性。爱因斯坦提出了光的量子理论---光子说. 人们终于认识到光既具有波动性又具有粒子性。

练习： 下面哪个图正确地表示了光从空气 射入玻璃中的情况？ A B C D 空气 玻璃 答案：C

结论:入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。 数据表格: i r sini sinr i/r Sini/sinr 150 300 450 600 750 结论:入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。

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介质的折射率表明了介质的折光能力，是由介质的属性决定的，对于不同的介质有不同的折射率，所以光在不同的介质中的速度不同. 公式：n=sini/sinr=c/v，c为光在真空中的光速，v为光在介质中光速，由于光在真空中的光速大于光在任何介质中的光速，所以任何介质的折射率都一定大于1. 介质的折射率表明了介质的折光能力，是由介质的属性决定的，对于不同的介质有不同的折射率，所以光在不同的介质中的速度不同.

练习:大气中的空气密度是随着高度的增加而减小的.从大气层外射来一束阳光，射到地面上的路径可能是四个图中的哪个所示：( ) C