4.1 光的折射定律（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第一册（教科版）

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1　光的折射定律

学习目标素养提炼

1.知道光的折射现象，掌握光的折射

定律。

2．理解折射率的定义及其与光速的

关系。

3．会用插针法测定玻璃的折射率。

4．学会用光的折射定律来处理相关

问题。

物理观念：光的折射现象、折射率

科学思维：光的折射定律、折射率与

光速的关系

科学探究：测定玻璃的折射率

科学态度与责任：折射定律在实际问

题中的应用

一、光的折射定律

1．光的折射

光线从一种介质照射到两种介质的分界面时，一部分光进入另一种介质继续传

播的现象。

2．光的折射定律

入射光线、折射光线和法线在同一平面内，入射光线与折射光线分居法线的两

侧；入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数。

[判断正误]

(1)反射定律是确定反射光线位置的规律。(√)

(2)不是所有的反射现象都遵循反射定律。(×)

(3)发生漫反射时，反射角不等于入射角。(×)

(4)一束光从空气进入水中时传播方向一定改变。(×)

二、介质的折射率

1．定义：在物理学中，把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角 i的正弦

值与折射角 r的正弦值的比，叫作这种介质的折射率。

2．公式：n＝。

3．理论和实验的研究都证明：某种介质的折射率 n，等于光在真空中的传播速

度c(c＝3×108 m/s)与光在这种介质中的传播速度 v之比，即 n＝。

4．光在不同介质中的速度是不同的，这正是光发生折射的原因。光在真空中的

传播速度 c大于光在其他任何介质中的传播速度 v，所以任何介质的折射率都

大于

1 。

[思考]

是否可以由折射率的定义式 n＝得出介质的折射率与入射角 θ1的正弦成正比，

与折射角 θ2的正弦成反比？光在折射率大的介质中传播速度越大还是越小？

提示：不可以，折射率 n由介质的性质和光的颜色决定，与入射角 θ1和折射角

θ2无关。由 v＝知，n越大，v越小。

要点一　对光的折射现象的理解

[情景探究]　如图所示，一块半圆形的玻璃砖放在带有角度刻度的圆盘上，使

玻璃砖的圆心正好与圆盘刻度的圆心重合，将激光笔对准圆心照射，会观察到

激光笔发出的一束光照射到玻璃砖表面后发生了反射和折射现象。请在图上标

出法线、入射角、反射角和折射角。改变入射光线与法线的夹角，观察到折射

光线与法线的夹角有什么关系？

提示：如图所示，入射光线和反射光线同法线的夹角相等，折射光线与法线的

夹角小于入射光线与法线的夹角。

1．现象：当光从一种介质斜射入另一种介质时，其传播方向发生了改变，即入

射角 θ1与折射角 θ2不相等(θ1≠θ2)。

2．原理：机械波之所以会发生折射，是由于机械波由一种介质进入另一种介质

时，其传播速度发生了改变，光发生折射的原因也是如此。

3．入射角与折射角的大小关系：光从一种介质进入另一种介质时，折射角与入

射角的大小关系不要一概而论，要视两种介质的折射率大小而定。当光从真空

斜射入介质时，入射角大于折射角，当光从介质斜射入真空时，入射角小于折

射角。

4．对折射定律的理解

(1)“同面内”：“折射光线与入射光线、法线处在同一平面内”，这句话大体

上说明了三线的空间位置：折射光线在入射光线与法线决定的平面内，即三线

共面。

(2)“线两旁”：“折射光线与入射光线分居在法线两侧”，这句话把折射光线

的位置又做了进一步的确定，使得折射光线的“自由度”越来越小。(i>0)

(3)“正比例”：“入射角的正弦与折射角的正弦成正比”，即＝n，折射角 r随

入射角 i的变化而变化，入射角 i的正弦与折射角 r的正弦之比是定值，当入射

光线的位置、方向确定下来时，折射光线的位置、方向就确定了。

[典例 1]　光线以入射角 θ1从空气射入折射率 n＝的透明介质表面，如图所示。

(1)当入射角 θ1＝45°时，求反射光线与折射光线间的夹角 θ；

(2)当入射角 θ1为何值时，反射光线与折射光线间的夹角 θ＝90°。

[思路点拨]　(1)反射光线与折射光线间的夹角 θ跟反射角 θ′1和折射角 θ2间存

在着什么关系？

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