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光學是研究光的行為和性質的物理學科。光是一種電磁波，在物理學中，電磁波由電動力學中的麥克斯韋方程組來描述；同時，光具有波粒二象性，光的粒子性則需要用量子力學來描述。

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光的折射

●教學目標

一、知識目標

1.瞭解光的折射的現象.

2.瞭解光從空氣射入水中或其他介質中時的偏折規律.

3.瞭解光在發生折射時，光路的可逆性.

二、能力目標

1.通過觀察，認識折射現象.

2.體驗由折射引起的錯覺.

三、德育目標

初步領略折射現象的美妙，獲得對自然現象的熱愛、親近的情感.

●教學重點

知道光的折射規律.

●教學難點

解釋簡單的折射現象.

●教學方法

實驗法、歸納法、講練法.

●教學用具

演示用：激光光源、光的`折射演示裝置、水槽.

學生用：碗、筷子、茶杯、硬幣、適量的水.

●課時安排

1 課時

●教學過程

一、創設問題情境，引入新課

讓學生做兩個學生實驗，激發學習興趣.

〔學生實驗1〕在碗中盛滿水，把筷子斜插到碗的底部，從側面斜視水面，會發現水中的筷子看上去好像向上彎折了.

〔學生實驗2〕在空的茶杯裏放一枚硬幣，移動杯子，使眼睛剛剛看不到硬幣，保持眼睛和杯子的位置不變，慢慢地向杯裏倒水，隨着水面的升高，觀察者看到了硬幣，還會發現硬幣升高了.

上述實驗中，學生能看見水中“彎折”的筷子和“升高”的硬幣，是由於光在水和空氣的界面上發生了一種光現象，這就是本節要學習的光的折射，由此引入新課.

二、新課教學

（一）光的折射

〔師〕我們已經學習了光的直線傳播現象、反射現象.以及光在反射時所遵循的規律——光的反射定律.這些現象都是光在同種均勻介質中傳播的現象.那麼光從一種介質斜射入另一種介質時又將如何傳播呢？

教師利用演示實驗讓學生觀察光的折射現象.實驗裝置如圖所示，其中圓形白色屏E（可用2 cm厚木板刷上白油漆）邊緣標有均勻刻度，中間開有長方形口，恰好將長方形玻璃容器放進去，容器中裝適量的水，並在水中插有可轉動的白色屏F（樹脂板或塑料板），白色屏E和F可顯示光束傳播的路徑.圓周上有一可移動的激光光源S（可用激光棒）.

〔師〕光從空氣斜射入水中，傳播方向是否改變呢？

〔生甲〕傳播方向不改變，仍沿直線傳播.

〔生乙〕傳播方向要發生改變.

〔師〕光從空氣斜射入水中，如果改變方向，是向介面偏折呢？還是向法線偏折？

〔生甲〕向介面偏折.

〔生乙〕向法線偏折.

〔師〕上面問題的回答誰對誰錯呢？下面我們用實驗來驗證一下.

〔演示1〕

使E、F在同一平面上，讓光從空氣斜射向水面.

〔現象〕光從空氣斜射入水中，在空氣中發生反射，同時在水面處改變方向進入水中，同時向法線偏折.

師生共同分析得出結論：

光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向發生偏折，這種現象叫光的折射.（refraction)

（二）有關折射的幾個專用名詞

1.教師把剛才光的折射現象在黑板上畫出光的折射光路圖.

2.從圖中介紹，什麼是折射光線和折射角.為了防止學生把折射光線與界面的夾角誤認為折射角，所以，要特別指出，折射角是折射光線與法線的夾角.

（三）光的折射規律

〔演示2〕使E、F在同一平面上，讓光從空氣斜射向水面，改變入射角，再做兩次.

演示過程要讓學生觀察兩點：

1.光從空氣射入水中，入折角和折射角哪個大？

2.隨着入射角的增大（減小）折射角將如何改變？

〔現象〕①光從空氣斜射入水中，折射角小於入射角.

②折射角隨着入射角的增大 （減小）而增大（減小）.

〔演示3〕把白色屏F分別向前、向後折，讓光以某一角度射向水面.

〔師〕大家能否看到水中的光線.

〔生〕看不見.

師生共同分析得出結論：

①折射光線、入射光線、法線位於同一平面內.

②折射光線、入射光線位於法線的兩側.

〔演示4〕讓光垂直射向水面

〔師〕大家觀察一下進入水中的光線沿什麼方向前進？

〔生〕光沿直線傳播，傳播方向不變.

師生共同分析得出：

當光線垂直射向介質表面時，傳播方向不改變.

〔師〕當光線垂直射向介質表面時，入射角和折射角各是多少度？

〔生〕當光線垂直射向介質表面時，入射角為0°,折射角也為0°.

〔師〕利用圖提出問題：如果讓光線逆着折射光線的方向從水或其他介質射入空氣中，光線是否沿原入射光線射出呢？

〔演示5〕

①先讓光由空氣射入水中，記下入射光線、入射點、折射光線的位置.

②再讓光線逆着折射光線方向射入，觀察光線是否逆着原入射光線方向射出.

教師演示，學生觀察後師生共同分析得出結論：

在折射時光路是可逆的.

（四）用光的折射規律解釋一些簡單的現象

1.盛了水的碗，看上去好像變淺了

〔分析〕如圖所示，從碗底S點發出的光線，由水進入空氣時，在水面上會發生折射，折射角大於入射角，折射光線進入人眼，人眼逆着折射光線的方向看去，覺得這些光線好像是從它們反向延長線交點S′發出來的.S′就是S的虛像，S′比S與水面的距離近.所以，人看上去盛水的碗底好像變淺了.

2.放在杯底剛好看不見的小石頭，加上水又會看得見.

〔分析〕在未加水之前的小石頭S點，射入人眼的這部分光，被杯的邊沿擋住如圖甲所示，射向其他方向的光線，也沒有射進人的眼睛，所以，人眼看不見小石頭.當水加到一定程度時，S點從水射入空氣時，在水面發生折射，折射角大於入射角，折射光線進入人眼.如圖乙所示，人可以看見小石頭，其實，人看到的只是小石頭的虛像.

三、知識小結

通過本節課的學習，主要學習了以下幾個問題：

1.光的折射現象.

2.光的折射規律.

3.用光的折射解釋簡單的光現象.

四、佈置作業

1.複習本節課文.

2.P48動手動腦學物理①②③④.

3.預習第五節“看不見的光”.

五、板書設計

第四節光的折射

1.光的折射

光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向一般會發生變化，這種現象叫光的折射.

2.光的折射規律

①折射光線與入射光線、法線在同一平面內.

②折射光線和入射光線分居法線兩側.

③折射角隨着入射角的增大（減小）而增大（減小）.

④當光從空氣斜射入其他透明介質時，入射角大於折射角；當光從其他透明介質斜射入空氣時，入射角小於折射角.

⑤當光線垂直射向介質表面時，傳播方向不改變.

⑥在折射時光路是可逆的.

3.解釋現象

①池水變淺.

②硬幣升高.