第十七章 光的傳播（二、光的折射）
【教學(xué)目的】
1.復(fù)習(xí)光的反射定律，掌握光的折射定律的準確內(nèi)涵
2.掌握介質(zhì)的折射率的概念、物理意義
3.了解介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系
【教學(xué)重點】
光的折射定律、折射率
【教學(xué)難點】
如何利用折射定律，以及光路可逆的知識解決相關(guān)問題
【教學(xué)過程】
復(fù)習(xí)引入
復(fù)習(xí)提問1：光做直線傳播的條件是什么？
學(xué)生：在同種、均勻介質(zhì)種傳播。
復(fù)習(xí)提問2：當(dāng)從一種介質(zhì)到達另一種介質(zhì)的分界面時，會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？
學(xué)生：反射和折射。
復(fù)習(xí)提問3：根據(jù)我們初中所學(xué)，反射和折射分別有什么樣的規(guī)律？
學(xué)生：作答…
師生共同完善、豐富反射定律（結(jié)合圖1，抓“兩側(cè)”、“共面”、“相等”）；復(fù)習(xí)反射光路可逆知識。
引入：從剛才的復(fù)習(xí)可知，我們在初中對于反射的了解已經(jīng)非常到位了，但對于折射，還只是知道了一些定性的規(guī)律。那么，關(guān)于折射的定量規(guī)律究竟怎樣呢？
一 光的折射定律
結(jié)合圖2，復(fù)習(xí)入射角θ1和折射角θ2的概念。
關(guān)于光的折射，究竟有什么樣的定量規(guī)律？原來在一千多年前，人們就開始在思考、探索這個問題。根據(jù)歷史記載，在探索光的折射規(guī)律的實踐中，做出過重要貢獻的有托勒密、開普勒、斯涅爾、笛卡兒、費馬等人，他們研究的內(nèi)容包括傳播方向規(guī)律，傳播速度規(guī)律、能量分配規(guī)律等等。本節(jié)課，我們主要介紹他們在研究傳播方向與速度方面的成就──
公元140年，古希臘天文學(xué)家托勒密通過實驗得到：
a.折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)；
b.折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)；
c.折射角正比于入射角。
（托勒密的實驗數(shù)據(jù)記錄非常詳細、準確，只可惜欠缺數(shù)學(xué)眼光，致使結(jié)論的總結(jié)出現(xiàn)錯誤。而這個看來僅僅一步之遙的距離卻又使人類經(jīng)歷了一千五百多年的探索！）
16XX年，德國天文學(xué)家開普勒出版《折光學(xué)》一書，闡述了他對大氣折射研究的成果；開普勒根據(jù)他自己總結(jié)的折射原理制成勒開普勒望遠鏡，最早地開辟了光的折射在應(yīng)用領(lǐng)域的先河。
（開普勒的具體“規(guī)律”若何，記載不詳…）
1622年，荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳經(jīng)過進一步的實驗，并在借鑒前人觀點的基礎(chǔ)上總結(jié)出現(xiàn)在的折射定律──
1.折射定律：折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)；入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。如果用n表示這個比例常數(shù)，就有
= n
實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準，我們很希望通過自己的實驗來驗證斯涅耳的折射定律，但由于條件所限，今天只能“略過”。下表展示了人們經(jīng)過精確測量后，得出的光線從空氣射入玻璃時相關(guān)數(shù)據(jù)，我們可以看出：①在小角度情形下托勒密結(jié)論的“正確性”；②在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，斯涅耳定律的廣泛正確性。
入射角θ1(°)
折射角θ2(°)
θ1/θ2
sinθ1/sinθ2
10
6.7
1.50
1.49
20
13.3
1.50
1.49
30
19.6
1.53
1.49
40
25.2
1.59
1.51
50
30.7