光的折射
光进入另一种介质时，为什么会改变方向？
用界面、法线、角度和折射率预测光线偏折，并探索全反射出现的条件。
学习目标
- 从法线测量入射角和折射角。
- 根据两侧折射率预测偏向或偏离法线。
- 说明全反射需要的传播方向和角度条件。
开始前
- 会读角度并认识垂线。
- 知道光在均匀介质中可用直线光线表示。
互动科学实验
- 1介面
- 2传播方向
- 3折射率
- 4全反射
正在准备互动模型…
正在准备互动模型…
定性教学模型：数值和图示用于比较趋势，并非精密测量。
边观察，边解释
依次完成四步。按钮会把互动模型切换到对应观察状态。
-
界面分隔两种介质；法线在入射点与界面垂直。所有角度都从法线量起，而不是从界面量起。
你的任务: 指出界面、入射点和法线，再把入射角调到 0°。
-
进入折射率更高的介质时，光线向法线偏；进入折射率更低的介质时，光线偏离法线。沿法线入射则不改变方向。
你的任务: 先预测从空气进入玻璃的方向，再运行模型核对。
-
斯涅尔定律 n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂ 连接两侧折射率和两个角；这里的 θ 都是相对法线的角。
你的任务: 改变入射角，记录折射角；检查二者是否简单相差一个固定数。
-
从高折射率介质射向低折射率介质时，入射角超过临界角便没有透射折射光线，出现全反射。
你的任务: 反转介质方向并增大角度，找出折射光线刚好消失的附近。
把现象连成解释
方向改变来自速度改变
光跨过界面时速度改变。斜着入射时，波前一侧先改变速度，使传播方向改变；频率由光源决定并保持不变，波长随速度改变。
“更密”要说清楚
折射率描述光在介质中的传播，不等同于质量密度。预测偏折应比较折射率，而不能只凭材料“沉不沉”。
检查理解
可打印练习纸
先独立完成练习页；答案和解释在单独一页。
物理
光的折射
姓名：________________日期：________________
光进入另一种介质时，为什么会改变方向？
- 入射角应该从哪条线量起？
A. 界面 B. 法线 C. 折射光线
- 光从空气斜射入折射率更高的玻璃，折射光线通常怎样偏？
A. 向法线偏 B. 偏离法线 C. 总是沿界面传播
- 全反射可能在哪种情况下发生？
A. 从低折射率到高折射率，任意角度 B. 从高折射率到低折射率，且角度超过临界角 C. 只有沿法线入射
答案页
光的折射
- 法线
入射角是入射光线与入射点法线之间的角。
- 向法线偏
进入折射率更高、光速更低的介质时，折射角小于入射角。
- 从高折射率到低折射率，且角度超过临界角
全反射要求光由高折射率介质射向低折射率介质，并且入射角大于临界角。