节光的折射全反射.doc

第二节 光的折射 全反射 一、光的折射与折射率 1．光的折射 光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象称为光的折射现象． 2．光的折射定律 折射光线与入射光线、法线处在同一平面内；折射光线和入射光线分别位于法线 的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比 3．折射率 (1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率． ⑵表达式：n=sini/sinr (3)物理意义 折射率是表示光线从一种介质进入另一种介质时，发生偏折程度的物理量，与入射角i及折射角γ大小无关． (4)折射率和光速的关系: 折射率和光在介质中传播的速度有关，c为真空中光速，v为介质中光速时n=c/v式中c＝3.0×108 m/s，n为介质的折射率，总大于1，故光在介质中的传播速度必小于真空中的光速．(5)在光的折射现象中，光路是可逆的． 二、全反射 1．光密介质与光疏介质 　介质项目　　 光密介质 光疏介质 折射率 大 小 光速 小 大 相对性 若n甲＞n乙，则甲是光密介质 若n甲＜n乙，则甲是光疏介质 2.全反射现象：光从光密介质入射到光疏介质的分界面上时，光全部反射回光密介质的现象． 3．临界角：折射角等于90°时的入射角叫做临界角用公式表示为sinC=1/n 4．发生全反射的条件 (1)光由光密介质射向光疏介质． (2)入射角≥临界角． 5.光导纤维：实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到一百微米之间，在内芯和外套的界面上发生全反射，如图14－2－1所示．内芯的折射率比外套大 图14－2－1 三、棱镜 1．棱镜对光线的作用 让一束单色光从空气射向玻璃棱镜的一个侧面，经过两次折射而从另一侧面射出时，将向棱镜的底面方向偏折．如图14－2－2所示． 图14－2－2 图14－2－3 (1)两次折射后，后来的传播方向和原来传播方向间的夹角θ即为偏折角． (2)在入射角相同的情况下，偏折角度θ跟棱镜材料的折射率有关，折射率越大偏折角越大. (3)光线通过三棱镜后向底面偏折，通过三棱镜看物体，看到的是物体的虚像，向棱镜的顶角方向偏移，如图14－2－3所示． 2．全反射棱镜 横截面是等腰直角三角形的棱镜，它在光学仪器里，常用来代替平面镜，改变光的传播方向，如图14－2－4所示，其能量损失更小，效果更好． 图14－2－4 图14－2－5 (1)如图甲所示，光线垂直AB面射入，光线在AC面发生全反射，光线方向改变了90°. (2)如图乙所示，光线垂直AC面射入光线在AB、BC面发生全反射，光线方向改变180°. (3)如图丙所示，光线平行AC面射入，光线在AC面发生全反射，射出后方向不变，发生侧移． ⑷一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行 1．光密介质与光疏介质 　介质项目　　 光密介质 光疏介质 折射率 大 小 光速 小 大 相对性 若n甲＞n乙，则甲是光密介质 若n甲＜n乙，则甲是光疏介质 2.全反射现象：光从光密介质入射到光疏介质的分界面上时，光全部反射回光密介质的现象． 3．临界角：折射角等于90°时的入射角叫做临界角用公式表示为sinC=1/n 4．发生全反射的条件 (1)光由光密介质射向光疏介质． (2)入射角≥临界角． 5.光导纤维：实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到一百微米之间，在内芯和外套的界面上发生全反射，如图14－2－1所示．内芯的折射率比外套大 图14－2－1 二、光的折射、全反射的理解和应用 1．全反射现象的理解 (1)光线射向两种介质的界面上，会同时发生光的反射和折射． (2)若光从光密介质射入光疏介质，折射角就大于入射角． (3)当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光线了，这时的入射角为临界角C，当入射角θ1大于等于临界角C时，折射光线消失，发生全反射现象(如图14－2－7)． 图14－2－7 图14－2－8 2.光的折射和全反射综合问题 (1)首先要根据折射或全反射画出光路图． (2)对不同的介质界面要具体问题具体分析，如平行玻璃砖、圆形玻璃砖、三棱镜等． (3)作图时要找出具有代表性的光线，如符合边界条件或全反射临界条件的光线． (4)要注意利用光路的可逆性、对称性，寻找三角形全等、相似等几何关系． 特别提醒 1．作出光路图，要注意找出符合边界条件或恰好发生全反射的光线． 2．注意折射和全反射在日常生活和科学技术中的