光的折射

　　观察光的折射现象，总结折射现象的一些规律。

【仪器和器材】

　　学生光源，半圆柱状透镜，量角器，白纸。

【实验方法】

　　一、光线由光疏媒质进入光密媒质（光束由空气进入半圆柱状透镜）

　　l．在桌上放一张白纸，将量角器放在白纸上。再将半圆柱状透镜放在量角器上，透镜的直边和圆心与量角器的直达和圆心相重合（如下图）。

2．让光源射出的光束斜射到透镜的圆心上。这时可以看到在入射点A处，有一条较暗的反射光线；另外还有一条较明亮的光线射向玻璃中（即由光疏媒质进入光密媒质）。玻璃中的光线偏离了原来的入射方向发生了折射。过A点垂直于透镜直边的90°线是过入射点A的透镜直边的法线。改变入射角的大小，从量角器上测出入射角分别为60°、45°、30°时相应的折射角（入射角可用三角板或量角器来确定）。并将结果填入表2·4－1中。

　　3．观察入射角为零时的情况。这时入射光线垂直干半圆透镜的直边射向圆心（图2·4－2），因而入射光线与法线重合，观察光线进入透镜后．有没有发生折射。这时的折射角多大？由此可以得出什么结论？

　　二、光线由光密媒质进入光疏媒质（光束由透镜进入空气）

　　1．继续图2．4－1的实验，观察光线AB经过透镜后在与光流媒质（空气）交界处B点的折射情况；这时我们发现，光线AB经过B点时没有发生折射，进入空气后仍然沿着原来的方向前进。这时的入射角多大？由这个实验可以得出什么结论？提示：圆弧上某一点的法线是与过该点的切线相垂直的直线，因而与过该点的半径相重合。光线AB既然是沿着半圆柱状透镜的半径方向，也就是沿着过B点的法线方向前进的，入射角是0°。由这个实验可以得出以下结论：当光线沿着半圆柱状透镜的法线（半径）方向从光密媒质（玻璃）射入光疏媒质（空气）进，即入射角为零时，光线的传播方向不变（不发生折射）。

　　2．继续图2．4－2的实验。观察光线沿着半圆柱状透镜的法线（半径）方向到达与光疏媒质（空气）的交界点处并重新进入空气时，光线的传播方向变不变？可以得出什么结论？

　　3．要观察到光线从半圆柱状透镜进入空气发生折射的一般情况，就要让光线斜向入射到远离透镜圆心的直边的一点c上，如图2·4－3所示。这时可观察到，光线从光疏媒质（空气）进入光密媒质（玻璃）时，发生了第一次折射，这时的法线是过C点并与直边垂直的直线，折射角小于入射角。当光线在透镜内沿CD方向前进到与空气的交界处D点时，发生了第二次折射，D点的法线是过D点的半径方向。将本实验的光线方向、法线和透镜的形状在白纸上画下来后，对于光线由光密媒质进入光疏媒质时，折射角是大于还是小于入射角，可以得出什么结论？

【注意事项】

　　1．用半圆柱状透镜做光的折射实验，比较有趣，实验本身并不同难，主要难点是分析光线入射点处的法线方向，然后画出入射角和折射角。因此实验前可直接告诉学生怎样确定法线方向。

　　2．本实验主要是定性观察，不要花太大精力测量角度。

【思考题】

　　用一束光向半圆柱状透镜的半圆面入射，将会看到哪几种折射现象？试试看并画出光路来。