光的折射
学习目标Learning Goals
认识现象
知道什么是光的折射，能举出生活中常见的折射现象。
探究规律
通过实验认识法线、入射角和折射角，归纳出光的折射规律。
解释应用
会画简单的折射光路图，用规律解释生活现象；了解全反射与光纤（拓展）。
本课关键词
生活中的奇怪现象Something Strange
筷子“折断”了
斜插进水里的筷子，在水面处好像折断了，水下的部分还向上翘。
池水“变浅”了
清澈的池底看起来比实际要浅，贸然下水很危险，千万要当心！
硬币“浮”起来
碗底的硬币原本被碗沿挡住，慢慢往碗里加水，又能看见它了。
动手观察Let’s Experiment
需要准备
实验步骤
- 1水槽中加水，滴入几滴牛奶并搅匀，让水中的光路看得见。
- 2在水面上方点燃蚊香，让空气中的光路也显现出来。
- 3用激光笔斜射向水面，观察光在水面处的传播方向。
- 4改变入射角度，最后让光垂直射向水面，比较光路变化。
记录表光从空气斜射入水中，量一量
| 入射角 | 0° | 30° | 45° | 60° |
|---|---|---|---|---|
| 折射角 | ? | ? | ? | ? |
什么是光的折射What is Refraction?
过入射点 O、垂直于界面的直线，画成虚线
入射光线与法线的夹角
折射光线与法线的夹角
折射规律The Rules
三线共面，两线分居
折射光线、入射光线和法线在同一平面内，
折射光线与入射光线分居法线两侧。
斜射入水，偏向法线
光从空气斜射入水或玻璃中时，折射光线向法线偏折，
折射角小于入射角。
入射角增大，折射角也增大
两个角一起变大，但折射角始终比入射角小。
垂直入射，方向不变
入射角为 0° 时，折射角也为 0°，光沿直线进入水中。
n 叫折射率：空气 ≈ 1.00 · 水 ≈ 1.33 · 玻璃 ≈ 1.5（高中会详细学习）
| 入射角 θ1 | 0° | 30° | 45° | 60° | 75° |
|---|---|---|---|---|---|
| 折射角 θ2 | 0° | 22° | 32° | 41° | 47° |
光从空气射入水中（四舍五入到整数度）
互动演示Try It Yourself
① 选择介质
② 拖动滑块，改变入射角
全反射Total Internal Reflection
反过来，光从水或玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角。入射角增大到临界角 C 时，折射光线贴着水面；
再增大，折射光线消失，光全部反射回水中——这就是全反射。
发生全反射的条件
- ①光从水、玻璃等射向空气
- ②入射角大于或等于临界角 C
水的临界角约 48.8°，玻璃约 41.8°
光纤：光在细玻璃丝的内壁上不停地全反射，几乎不“漏”出去，一路传到远方。
课堂练习Quick Quiz
光从空气斜射入水中时，下列说法正确的是（ ）
- A折射角大于入射角
- B折射角小于入射角
- C折射角等于入射角
- D光的传播方向不改变
空气斜射入水，折射光线向法线偏折，所以折射角小于入射角。
光从空气垂直射入水中时，传播方向不发生改变。（ ）
- √正确
- ×错误
垂直入射时，入射角和折射角都是 0°，光沿直线进入水中，方向不变。
渔民用鱼叉叉鱼时，应该对准（ ）
- A看到的“鱼”
- B看到的“鱼”的上方
- C看到的“鱼”的下方
- D看到的“鱼”的后方
鱼反射的光从水中斜射入空气时偏离法线，人看到的是变浅的虚像，真正的鱼在它下方。
生活中的应用Refraction Around Us
海市蜃楼
海面上方的空气上下疏密不均，远处景物的光在其中不断折射、弯曲，人们就看到了“悬在空中”的虚像。
彩虹
阳光射入空中的小水滴，经过折射、反射再折射，不同颜色的光偏折程度不同，于是被分开，排成彩色圆弧。
光纤通信
光在极细的玻璃纤维里不断发生全反射，几乎不“漏”出来，能把海量信息送到千家万户。
眼镜与放大镜
镜片是透镜，靠折射改变光的方向：凸透镜会聚光线，凹透镜发散光线。近视眼镜用的是凹透镜。
课堂小结与作业Summary & Homework
现象
筷子“折断”了
池水“变浅”了
硬币“浮”起来
规律
三线共面，两线分居
斜射入水，偏向法线
入射角增大，折射角增大
垂直入射，方向不变
光路可逆
拓展
全反射 · 临界角 C
光纤通信
应用
海市蜃楼 · 彩虹
眼镜、放大镜
叉鱼要往下叉
课后作业
- 1画一画画出光从空气斜射入水中的光路图，标出法线、入射角和折射角。
- 2做一做碗底放一枚硬币，后退到刚好看不见，请家人慢慢往碗里加水，你看到了什么？
- 3想一想站在岸边看，为什么池水比实际的浅？