19.2光的折射折射率一、对实验二的研究——光的折射在黑暗的屋子里，如果我们用激光笔（或手电筒）发出的光照射透明的物体，我们会发现，光线在两种媒质的界面发生了偏折，前后的光线并不在一条直线上。这种现象称为光的折射现象。这一部分重点讨论光的折射定律和折射率的概念。1、光的折射定律首先，要明确三条线、两个角、一个点。如图1所示，三条线指的是入射光线AO、折射光线OB、法线MO；两个角是入射角i、折射角r；一个点就是入射点O。确定三条线、两个角、一个点是光的折射作图和研究光的折射规律的基础。其次，要理解光的折射定律的实质。光的折射定律所揭示的是折射光的方向随入射光的方向变化的规律，“折射光线跟入射光线和法线在同一平面上”，把折射光线的方位从空间缩小到一个平面；“折射光线和入射光线分居在法线的两侧”，把反射光线的方位从360的平面缩小到180的平面；“入射角的正弦与折射角正弦之比为一常数”，则把折射光线的方向完全限定下来。同学们可以上网查一下这一规律发现的历程。2、折射率入射角的正弦与折射角正弦之比为一常数，我们定义这个常数为媒质的折射率，用符号n表示，即n=sini/sinr折射率n的大小尽管可以用sini/sinr来量度，但是n的大小与入射角i和折射角r的大小无关，即n的大小不由入射角i和折射角r决定。同时，媒质的折射率n与光在媒质中的速度满足如下关系：n=c/其中，为光在真空中的速度。二、实践与思考1、通过水面观察得到的水中物体所在位置的深度，称为视深度，实际做一做，比较视深度与实际深度的大小关系，并做出理论解释。2、将一根筷子斜插入水杯中，杯子侧面进行观察，筷子呈什么形状？如果你是杯中的“一条鱼”，观察到的筷子又是什么形状？为什么？3、太阳光在进入大气层时，会发生折射现象。如果没有大气层，那么观察到的日出比有大气层时观察到的日出是早还是晚？4、请测出水的折射率。想一想有几种方法，并亲自动手测量并比较各种方法的优劣。三、例题与练习例题1在折射率为n、厚度为d的玻璃平板上方的空气中，有一点光源S，从S发出的光线以角度i入射到玻璃板上表面，经过玻璃后从下表面射出，如图2所示。若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃中的传播时间相等，点光源到玻璃板上表面的垂直距离l应为多少？分析与解答：本题考查的是对折射率及折射定律的理解和综合应用。设光线在玻璃中的入射角为i折射角为r，则光线从点光源到玻璃上表面的传播用心爱心专心距离为SA，传播所用时间为t1，在玻璃中的传播距离为AB，传播所用时间为t2。所以：SA=l/cosiAB=d/cosr得：t1=SA/ct2=AB/又：=c/nt1=t2所以：nd/cosr=l/cosi即：cosr=ndcosi/l依折射定律得：n=sini/sinr解得：例题2宽为a的平行光束从空气斜向入射到两面平行的玻璃板上表面，如图3所示，入射角为45o。光束中包含两种波长的光，玻璃对这两种波长的光的折射率分别为n1=1.5，n2=1）求每种波长的光射入上表面后的折射角r1、r22）为使光束从玻璃板下表面出射时能分成不交叠的两束，玻璃板的厚度d至少为多少？并画出光路示意图。分析与解答：本题考查的是光的折射定律，以及有关折射定律的计算和作图方法。1）设光在上表面上的入射角为i=45o，两种波长的光的折射角分别为r1r2，根据折射定律得：n1=sini/sinr1n2=sini/sinr2所以sinr1=sini/n1=/3sinr2=sini/n2=/6即r1=sin-1(/3)r2=sin-1(/6)2）要使光束从玻璃板下表面出射时能分成不交叠的两束，则至少要求两束光通过玻璃板后恰好分离，如图4所示，因此有：d(tanr1—tanr2)=a/cosi又因为tanr1=/7tanr2=/5所以d=(7+10)a/3用心爱心专心
