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1、1光學(xué)光學(xué)相 對(duì) 論 簡(jiǎn) 介相 對(duì) 論 簡(jiǎn) 介光的折射和全反射光的折射和全反射第十二章2 1.光的折射現(xiàn)象 (1)光從進(jìn)入，傳播方向發(fā)生的現(xiàn)象稱(chēng)為光的折射現(xiàn)象. (2)光的折射定律：折射光線(xiàn)在入射光線(xiàn)和法線(xiàn)所確定的平面內(nèi)，折射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分居于，入射角正弦與折射角之比為一常數(shù).一種介質(zhì)一種介質(zhì)另一種介質(zhì)另一種介質(zhì)改變改變法線(xiàn)兩側(cè)法線(xiàn)兩側(cè)正弦正弦3 (3)折射率(絕對(duì)折射率n) 光從真空射入某種介質(zhì)時(shí)入射角正弦與折射角正弦的比值，叫做這種介質(zhì)的折射率， 即n= (4)在折射現(xiàn)象中光路是.12sinsin 可逆的可逆的4 (5)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)兩種介質(zhì)相比較，折射率大的介質(zhì)叫介質(zhì)，折射率小的介

2、質(zhì)叫介質(zhì). 注意：光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)的，如水相對(duì)于空氣來(lái)說(shuō)是光密介質(zhì)，水相對(duì)于酒精來(lái)說(shuō)是光疏介質(zhì).光密光密光疏光疏5 2.全反射 (1)光從介質(zhì)射向介質(zhì)時(shí)，當(dāng)超過(guò)某一角度C(臨界角)時(shí)，折射光線(xiàn)，只剩下反射光線(xiàn)的現(xiàn)象叫全反射. (2)臨界角C：折射角等于時(shí)的入射角叫做臨界角. 當(dāng)光從介質(zhì)射向真空或空氣時(shí)有：光密光密光疏光疏入射角入射角消失消失9011,sinsinnCCn6 (3)全反射條件 . . 常見(jiàn)的全反射現(xiàn)象有：光導(dǎo)纖維，內(nèi)窺鏡，海市蜃樓，沙漠蜃景等.光線(xiàn)從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)光線(xiàn)從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)入射角大于或等于臨界角入射角大于或等于臨界角7 3.棱鏡 (1)橫截面為或的透

3、明體稱(chēng)為棱鏡. (2)棱鏡對(duì)光線(xiàn)的偏折作用：如圖12-1-1所示，當(dāng)光線(xiàn)從空氣射入玻璃棱鏡時(shí)，出射光線(xiàn)向底邊偏折，偏折角度隨棱鏡材料的折射率增大而.圖圖12-1-1三角形三角形梯形梯形增大增大8 (3)全反射棱鏡：橫截面是.的棱鏡叫全反射棱鏡.由于光從玻璃射向空氣的臨界角大約為42，故當(dāng)光從全反射棱鏡的任一邊垂直射入時(shí)，都發(fā)生全反射，如圖12-1-2(甲)、(乙)所示.等腰直角三角形等腰直角三角形圖圖12-1-29 (4)光的色散 白光經(jīng)過(guò)三棱鏡后，透射光線(xiàn)在屏上形成按順序排列的彩色光譜，這種現(xiàn)象就叫做光的，如圖12-1-3所示.圖圖12-1-3紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛

4、、紫色散色散10 光的色散表明白光是；同時(shí)，棱鏡材料對(duì)不同顏色的折射率不同，其中對(duì)的折射率最大，對(duì)的折射率最小.復(fù)色光復(fù)色光紫光紫光紅光紅光11 折射與全反射的綜合應(yīng)用問(wèn)題 一束單色光由左側(cè)射入盛有清水的薄壁圓柱形玻璃杯，圖12-1-4為過(guò)軸線(xiàn)的截面圖，調(diào)整入射角，使光線(xiàn)恰好在水和空氣的界面上發(fā)生全反射，已知水的折射率為 ，求sin的值.4312圖圖12-1-413 光線(xiàn)恰好在界面發(fā)生全反射時(shí)有 , C為臨界角；當(dāng)光線(xiàn)從左側(cè)射入時(shí)，由折射定 律有，聯(lián)立這兩式代入數(shù)據(jù)可 得sin=. 分析光的全反射、臨界角問(wèn)題要注意： (1)畫(huà)出恰好發(fā)生全反射的光路圖. (2)找出臨界角，利用幾何知識(shí)分析線(xiàn)、角

5、關(guān)系，進(jìn)行求解.1sinCn sinsin()2nC 7314 變式訓(xùn)練1：圖12-1-5表示兩底面平行的玻璃磚的截面圖，一束平行于CD邊的單色光入射到AC界面上，a、b是其中的兩條平行光線(xiàn).光線(xiàn)a在玻璃磚中的光路已給出.畫(huà)出光線(xiàn)b從玻璃磚再次出射的光路圖，并標(biāo)出出射光線(xiàn)與界面法線(xiàn)夾角的度數(shù).圖圖12-1-515sin45245 .sin30anabbCDBD通過(guò) 光線(xiàn)的光路分析，可知玻璃磚的折射率，臨界角為光線(xiàn) 、 平行，則射入玻璃磚后的折射光線(xiàn)仍然平行當(dāng) 光線(xiàn)進(jìn)入玻璃磚射到面上時(shí)，發(fā)生全反射，從面上折射進(jìn)入空氣中光路如下解析：圖所示16 折射率與光速及波長(zhǎng)（頻率）關(guān)系問(wèn)題圖圖12-1-6彩

6、虹是在雨后因光彩虹是在雨后因光的色散而形成的，如圖的色散而形成的，如圖12-1-6所示為太陽(yáng)光射到所示為太陽(yáng)光射到空氣中的小水珠發(fā)生色空氣中的小水珠發(fā)生色散形成彩虹的光路示意散形成彩虹的光路示意圖，圖，a、b為兩種從小水為兩種從小水珠中射出的單色光珠中射出的單色光.17 以下說(shuō)法正確的是() A.水對(duì)a光的折射率大于水對(duì)b光的折射率 B.a光的頻率大于b光的頻率 C.在水珠中a光的傳播速度大于b光的傳播速度 D.逐漸增大入射角，則b光比a光先發(fā)生全反射18 如圖，作出入射點(diǎn)的法線(xiàn)，可知在入射角相同的情況下，a光的折射角大于b光的折射角，由公式n=，可得折射率nanb，A錯(cuò)誤；由于nanb知頻率

7、ab，B錯(cuò)誤；由v= 可知，C正確；當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)才會(huì)發(fā)生全反當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)才會(huì)發(fā)生全反射，水的折射率比空氣大，所以無(wú)論入射角多射，水的折射率比空氣大，所以無(wú)論入射角多大都不會(huì)發(fā)生全反射，大都不會(huì)發(fā)生全反射，D錯(cuò)誤錯(cuò)誤.cn12sinsin 19 不同頻率的色光在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，該介質(zhì)對(duì)頻率較高的色光折射率大，對(duì)頻率較低的色光折射率小.一般來(lái)講，在界面兩側(cè)偏折越大的光線(xiàn)，折射率越大，頻率越大，波長(zhǎng)越小，臨界角越小，在介質(zhì)中傳播速度越小.根據(jù)這一結(jié)論，只需比較水對(duì)這兩種色光的折射率大小即可判定色光的頻率、波速、波長(zhǎng)、臨界角大小. 折射率 是聯(lián)系幾何光學(xué)與物理光學(xué)的橋

8、梁，在研究同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率與光速及波長(zhǎng)（頻率）關(guān)系時(shí)，此公式是重要的理論依據(jù).12sinsincnv 20 變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2：如圖如圖12-1-7所示，一個(gè)三棱所示，一個(gè)三棱鏡的截面為等腰直角鏡的截面為等腰直角ABC，A為直角此為直角此截面所在平面內(nèi)的光線(xiàn)沿平行于截面所在平面內(nèi)的光線(xiàn)沿平行于BC邊的方向射邊的方向射到到AB邊，進(jìn)入棱鏡后直接射到邊，進(jìn)入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛邊上，并剛好能發(fā)生全反射該棱鏡材料的折射率為好能發(fā)生全反射該棱鏡材料的折射率為_(kāi).(填入正確選項(xiàng)前的字母填入正確選項(xiàng)前的字母)圖圖12-1-76A. B. 223C. D. 322112sin1 sin62n.sinnCn由與解得解析：答案：答案：A