§19-2光的折射

课题：§19-2光的折射
[自主学习目标]
1、折射定律；
2、绝对折射率和相对折射率；
3、反射与折射的能量分配
[知识要点导读]
一、光的折射
1、定义:光由一种媒质进入另一种媒质或在同一种不均匀媒质
中传播时,方向发生偏折的现象叫做光的折射。

2、图示:如图1所示,AO为光线,O为入射点,OB为反射
光线,OC为光线.
1)、入射角:入射光线与法线间的夹角i叫做角.
2)、折射角:折射光线与法线间的夹角r叫做角.
3、折射定律:
1)、内容:折射光线位于入射光线与法线所决定的平面内,折射光线和入射光线分别位于法线侧,入射角的正弦与折射角的正弦成比.
2)、数学表达式:即 .
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)、折射率：。

[某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度C跟光在介质中的传播速度V之比。

即：n= 。

]
[反射定律: .说明:反射光路也是可逆的]
二、光路的可逆性
在光的反射和折射现象中，光路都是 的。

当光由空气进入玻璃，发生折射现象时，如图1中光路反向，有：r
i sin sin =n>1,故i ＞r 。

即当光由真空或空气进入其它媒质时，入射角大于折射率。

当一束光沿CO 入射时，其中一部分光将沿AO 折射。

所以光从某种媒质射入真空或空气时，折射角大于入射角。

[能力拓展提高]
三、相对折射率与绝对折射率
1、相对折射率:光从一种媒质斜射入第二种媒质发生折射时,入射角i 的正弦与折射角r 的正弦之比,对于给定的两种媒质来说是一个常数,用21n 表示,21n r i
sin sin =。

常数21n 称为第二种媒质对第一种媒质的相对折射率。

2、绝对折射率:任意一种媒质对真空的相对折射率称为这种媒质的绝对折射率,简称这种媒质的折射率,用n 表示.通常说某种媒质的折射率即是指它的绝对折射率,也就是它对真空的相对折射率.
3、相对折射率与绝对折射率的关系:
实验表明:第二种媒质对第一种媒质的相对折射率等于光在第一种媒质中的传播速度V 1与光在第二种媒质中的传播速度V 2之比,即21n 21
V V =.
由此可得某种媒质的折射率V C n =,C 为真空中的光速。

进而可得:
21n 21
V V =21/V C V C =12n n =,即第二种媒质对第一种媒质的相对折射率等于第二种媒质的
绝对折率与第一种媒质的绝对折射率之比。

光在任何媒质中的速度都小于光在真空
中的速度，即V ＜C ，所以任何媒质的折射率n=V C 都大于1。

光在空气中的速度与光在真空中的速度相差很小，故空气的折射率n=V
C 1≈。

若把真空也看作一种媒质,则真空的折射率为1=n 。

[典型例题]
从空气射向折射率n=2的玻璃表面.
例1.如图所示,光线以入射角θ
1
=45°时,反射光线与折射光线间的夹角θ为多少?
(1)当入射角θ
1
为多少时,反射光线与折射光线垂直.
(2)当入射角θ
1
例2.如图所示,光在真空和介质的界面MN上发生偏折,那么下列说法正确是( )
A.光是从真空射向介质
B.介质的折射率为1.73
C.光在介质中的传播速度为1.73×108 m/s
D.反射光线与折射光线成60°角
[知识目标检测]
一、选择题
1．人看到沉在水杯底的硬币，其实看到的是[ ]
A．硬币的实像，其位置比硬币实际所在位置浅
B．硬币的实体，其位置即硬币的实际位置
C．硬币的虚像，但位置比硬币的实际位置浅
D．硬币的虚像，其位置比硬币的实际位置深
2．如图1所示，在两束光的交点P前，放一块长方形的玻璃砖则交点位置[ ] A．不变B．向左
C．向右D．可能向左、也可能向右，由光的颜色决定的
3．在图2中的虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条
光线斜射向界面后发生反射与折射的光线，以下正确的说法是
[ ]
A．bO不可能是入射光线B．aO可能是入射光线
C．cO可能是入射光线D．Ob可能是反射光线
4．关于折射率，下述说法中正确的是：[ ]
A．根据n=sini／sin r可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
B．根据n=sini／sin r可知，介质的折射率可能为任何正数
C．根据n=c／v可知，介质的折射率与介质中的光速成反比
D．以上说法都不对
5．已知光线穿过介质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时的光路图如图3所示，下面说法
中正确的是[ ]
A．介质Ⅱ是光密介质B．介质Ⅰ的折射率最大
C．介质Ⅲ的折射率比Ⅰ大D．光在介质Ⅲ中光速最小
6．光线从真空中入射到一块平行透明板上，入射角为40°，则反射光线和折射光线的夹角可能是[ ]
A．小于40°B．在40°到100°之间
C．大于40°D．在100°到140°之间
7．甲在岸上，乙潜入清澈的水中，二人互相对看，甲、乙看到对方的头部位置是[ ]
A．都比实际位置高B．都比实际位置低
C．甲看乙低，乙看甲高（与实际位置比较）
D．甲看乙高，乙看甲低（与实际位置比较）
8．某单色光在真空中的波长为λ，波速为c，它在折射率为n的介质中速度为[ ]
A．c/n B．c/（nλ）C．nc D．c
空气时，折射角应为[ ] A．比值i/r不变B．比值sini／sinr不变
C．比值sini/sinr是一个大于1的常数
D．比值sini/sinr是一个小于1的常数
10．光线以30°入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面上，它的反射光线与折射光线夹角为90°，则这块玻璃的折射率应为[ ]
A．0.866 B．1.732 C．1.414 D．1.500
11．一束光由空气射入某介质时，入射光线与反射光线间的夹角为90°，折射光线与反射光线间的夹角为105°，则该介质的折射率及光在该介质中的传播速度为[ ]
二、填空题
12．三棱镜的顶角是30°，放在空气中，光线垂直于AB面射入三棱镜，由AC面射出，测得偏向角为30°，则该三棱镜材料的折射率为____．
13．光线从真空射入某介质时，若光线与介质表面的夹角为30°，反射光线与折射光线刚好垂直，则该介质的折射率为____。

14．知光线自空气射入甲介质中，入射角为60°，折射角为30°；光线从乙介质射入空气，入射角为45°，折射角为60°，则甲、乙两种介质的折射率之比n
∶
甲
n乙=____，光在甲、乙两种介质中的光速之比v甲∶v乙____
15．如图4所示，是光线在空气和介质分界面上发生的现象．由
它们的相互关系可知分界面是____，入射线是____，介质的折射
率为____，光在该介质中的传播速度为____m/s．若使入射角增
大，则介质的折射率____（填增大或减小或不变）．
16．有一个底面直径和高都是d的空圆筒，眼在A处恰好能看到底
圆跟侧壁的交点B，如图5所示，现将某种液体注满圆筒，在A处
沿原方向看去，能看到底圆的中心C，则这种液体的折射率为____。

17．玻璃的折射率是1.50，水晶的折射率是1.55，让一块厚度为1cm的玻璃片与一块水晶片叠放在一起，若光线垂直射入时，通过它们所用时间相等，则水晶片厚度是____cm。

三、计算题
18．一个大游泳池，池底是水平面，池水深1.2m，有一直杆竖直立于池底，浸入水中部分杆是杆全长的一半，当太阳光以与水平方向成37°角射在水面上时，测得杆在池底的影长为2.5m，求水的折射率。

19．用折射率为n的透明物质做成内、外半径分别为a、b的空心球，如图6所示，球的内表面涂有能完全吸收光的物质，则当一平行光射向此球时，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）？。