光的折射教学课件

光的折射教学课件适用年级八年级物理学习目标123认知目标技能目标情感目标掌握光的折射概念，理解折射现象产生的原能够通过折射规律解释生活中常见的折射现培养学生对物理现象的好奇心，提升观察分因及折射规律象，并能进行简单的光折射实验析自然现象的兴趣光现象回顾光的直线传播光的反射规律•在同一均匀介质中，光沿直线传播•反射光线、入射光线和法线在同一平面内•可通过小孔成像、光影成像等现象验证•反射角等于入射角•利用光的直线传播特性，我们可以预测光路•生活中的应用镜子成像、反光材料等折射现象引入思考题为什么筷子插入水中后看起来像是折断你能想到生活中还有哪些类似的现象？了？请同学们分享自己在日常生活中观察到的折射现象，并尝试思考这些现象之间的联系光的折射定义光的折射是指当光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时，传播方向发生偏折的现象关键条件不同介质的交界面必要条件光线斜射入射（非垂直入射）•本质光在不同介质中的传播速度不同折射详细图解空气水的折射水空气的折射→→光线从空气进入水中时，折射角小于入射角，光线向法线方向偏折光线从水进入空气时，折射角大于入射角，光线偏离法线方向折射定律原文光在折射时，满足以下规律1平面规律入射光线、折射光线和法线在同一平面内位置规律折射光线与入射光线分居法线两侧入射角与折射角关系当光从一种介质斜射入另一种介质时从光疏介质进入光密介质（如空气→水）折射角小于入射角从光密介质进入光疏介质（如水→空气）折射角大于入射角•入射角增大，折射角也随之增大入射角与折射角之间存在确定的数量关系，即斯涅尔定律（后续课程将详细介绍）光垂直入射时垂直入射无折射实验验证当光线垂直于介质分界面入射时，光线方向不发生改变，仍沿原方向传播使用激光笔垂直照射水面，观察到光线在水中仍沿直线传播，方向不变垂直入射是折射的特殊情况，此时入射角为0°，折射角也为0°，光线不发生偏折折射光路可逆性光路可逆原理1如果光线可以沿某一路径从A点传播到B点，那么光线也可以沿完全相同的路径从B点传播回A点应用价值2折射光路可逆性在光学仪器设计、光通信系统和视觉模拟中有重要应用光路可逆性是光学中的一个重要原理，适用于折射、反射等各种光学现象折射规律综合演示实验材料•半圆形透明容器•激光笔或平行光源•水或其他透明液体•细粉末（用于显示光路）通过改变入射角，观察折射光线轨迹变化，验证折射定律观察要点•入射光线、法线、折射光线的关系•入射角变化时折射角的变化规律•不同介质组合下的折射现象差异知识小结一折射定义折射条件折射规律光路可逆性折射是光学中的基本现象，理解折射规律有助于我们解释自然界中的许多光学现象，也是光学仪器设计的理论基础案例水中筷子的弯折现象解释筷子部分浸入水中时，从水中射出的光线经过水面时发生折射，导致我们看到的筷子水下部分位置与实际位置不同•水中物体的像位置比实际位置更靠近水面•折射导致视线方向改变，使水中部分看起来与水上部分不在一条直线上•水越深，视觉弯折效果越明显案例游泳池变浅现象描述原理解释站在池边看游泳池底部，会感觉水深比实际要浅从水底反射的光线经过水面时发生折射，偏离原来方向，使观察者看到的水底位置比实际位置更靠近水面实际水深与视觉水深的关系近似为实际水深≈4/3×视觉水深这种视觉差异在评估水深时需要特别注意，以免造成安全隐患案例叉鱼为何瞄低现象分析当我们看到水中的鱼时，由于光的折射，鱼的实际位置比我们看到的位置更深•从水中鱼反射的光线经过水面时发生折射•我们看到的是鱼的虚像，位置比实际位置更靠近水面•要成功叉到鱼，需要瞄准比看到位置更低的地方这种视觉偏差随观察角度变化而变化，垂直观察时偏差最小，角度越倾斜偏差越大案例水杯中的光斑移动现象解释实验步骤加水后光斑位置移动，是因为光线经过水后实验准备将白纸放在杯底下，从侧面用光源照射空发生折射，改变了传播路径准备一个透明玻璃杯、一张白纸、一支激光杯，记录光斑位置，再加入水后观察光斑位笔或手电筒置变化案例海市蜃楼现象解释海市蜃楼是一种大气光学现象，由于大气中不同温度的空气层具有不同的折射率，导致光线路径弯曲•地面附近空气温度较高，折射率较低•上层空气温度较低，折射率较高•光线在温度梯度中逐渐弯曲，形成远处物体的虚像海市蜃楼可分为上海市蜃楼和下海市蜃楼，前者使远处物体看起来漂浮在空中，后者则形成水面幻觉折射在大气中的应用日出日落时间差异太阳扁平现象太阳光通过大气层时发生折射，使我们看到太阳位置比实际位置略高，导日出日落时，太阳下缘折射角度大于上缘，使太阳看起来像被压扁的椭圆致实际日出时间早于计算时间，日落时间晚于计算时间形大气折射使日照时间比理论计算长约6-7分钟，这在航海和天文观测中需要进行修正光纤通信基本原理光纤原理光纤通信利用了光在不同介质界面上的折射和全反射原理•当光从光密介质斜射向光疏介质，入射角大于临界角时发生全反射•光纤由芯层和包层组成，芯层折射率高于包层•光在芯层中传播时，在界面处发生全反射，实现远距离传输技术数据•传输速率可达每秒数太比特Tbps•传输距离单模光纤可达100多公里•损耗现代光纤约

0.2dB/km望远镜与显微镜中的折射物镜利用折射聚集远处物体的光线，形成实像目镜将物镜形成的实像放大，形成虚像供观察成像最终在视网膜上形成清晰放大的像望远镜和显微镜的工作原理类似，都利用透镜组合通过折射使光线聚焦或发散，区别在于观察对象的距离和光路设计的不同生活中的折射现象综合折射现象无处不在，理解折射原理能帮助我们解释许多日常视觉现象，也是许多光学设备设计的基础折射实验设计激光笔水槽1+实验材料透明矩形水槽、激光笔、细粉末（如滑石粉）、量角器、水实验步骤向水槽中加入适量水和少量粉末，用激光笔从不同角度照射水面，观察并记录入射角和折射角数据记录绘制入射角-折射角对应表，分析数据规律，验证折射定律折射实验设计2光斑移动实验目的操作步骤观察并测量折射导致的光斑位移现象

1.在白纸上放置玻璃砖，用铅笔描出轮廓实验材料

2.从一侧以固定角度射入激光，标记入射点和出射点

3.移开玻璃砖，连接入射点和出射点，观察光路偏移•透明玻璃砖或厚玻璃板

4.测量并计算光路偏移与玻璃厚度的关系•激光笔或细光束光源•白纸、铅笔、直尺拓展斯涅尔定律（简要）折射定律数学表达折射率定义折射率是光在真空中的速度与在该介质中速度的比值其中n_1-入射介质的折射率常见物质的折射率n_2-折射介质的折射率•空气约

1.0003i-入射角•水约

1.33r-折射角•玻璃

1.5-

1.9•钻石约

2.42折射率对折射角影响水折射率约

1.33当光从空气入射到水中时，折射角显著小于入射角，光线明显向法线方向偏折普通玻璃折射率约

1.5-

1.6折射效应比水更强，光线偏折角度更大，这也是为什么玻璃透镜能更有效地聚焦光线钻石折射率约

2.42极高的折射率使光线在内部多次折射反射，产生闪烁效果，这是钻石闪耀的原因之一科学史小故事威尔布罗德·斯涅尔与折射定律威尔布罗德·斯涅尔Willebrord Snellius,1580-1626是荷兰数学家和物理学家，他在1621年发现了描述光折射的数学规律•斯涅尔通过精确测量不同介质中的入射角和折射角，发现了它们正弦值之比为常数•这一发现为光学理论发展奠定了重要基础•同一定律也被法国科学家笛卡尔独立发现并在1637年出版，故有时也被称为斯涅尔-笛卡尔定律趣味探究变色水杯现象描述原理解释某些特殊设计的杯子，从不同角度观察会呈现不同颜色，这种现象与折射不同颜色的光具有不同波长，在介质中的折射率略有差异，导致折射角不和色散有关同，这种现象称为色散，是彩虹形成的原理之一通过特殊设计的表面结构，可以利用折射和干涉原理创造出丰富多彩的视觉效果，这在装饰艺术和防伪技术中有广泛应用常见错因辨析折射与反射混淆折射角判断错误垂直入射误解折射是光线穿过介质界面时方向改变，而从光疏进入光密介质时，折射角小于入射垂直入射时，光线不发生折射，但仍会有反射是光线被界面反弹回原介质二者都角；从光密进入光疏介质时，折射角大于一部分光被反射，一部分光透射垂直入可能同时发生，但原理和效果不同入射角记忆口诀疏入密向法，密入疏射≠没有光学现象离法在解决折射问题时，正确绘制光路图并标明法线方向是避免常见错误的有效方法知识体系思维导图掌握光的折射知识体系，需要理解基本概念和规律，会用定律解释和分析实际现象，并能通过实验验证和应用折射原理课堂小结与课后思考课堂小结课后思考•光的折射是光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时传播方向发生

1.请写出3个生活中的折射现象例子，并用折射原理解释偏折的现象

2.折射现象与反射现象有哪些区别和联系？•折射遵循入射光线、折射光线和法线在同一平面内；折射光线与入

3.如果没有光的折射现象，我们的世界会有什么不同？射光线分居法线两侧

4.设计一个简单实验，测量玻璃的折射率•从光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角；反之则大于入射角斯涅尔定律定量描述n_1\sin i=n_2\sin r。