光的折射 、全反射

sin i C λ n= = = / sin r V λ
两种介质相比较，折射率较大的叫光密介质， 两种介质相比较，折射率较大的叫光密介质， 折射率较小的叫光疏介质． 折射率较小的叫光疏介质．
各种色光性质比较：红光的 最小 最小， 最小 最小， 各种色光性质比较：红光的n最小，ν最小， 在同种介质中（除真空外） 最大 最大， 最大 最大， 在同种介质中（除真空外）v最大，λ最大， 从同种介质射向真空时全反射的临界角C最 从同种介质射向真空时全反射的临界角 最 大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏 折角最小（注意区分偏折角和折射角）。 折角最小（注意区分偏折角和折射角）。
【例6】公园里灯光喷泉的水池中有处于 】 同一深度若干彩灯,在晚上观察不同颜色 同一深度若干彩灯 在晚上观察不同颜色 水面上被照亮的面积,下列 彩灯的深度和 水面上被照亮的面积 下列 说法正确的是 （ D ） A．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积 ．红灯看起来较浅， 较小 B．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积 ．红灯看起来较深， 较小 C．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积 ．红灯看起来较浅， 较大 D．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积 ．红灯看起来较深， 较大
【例5】发出白光的细线光源ab，长度为l0， 恰好在水面以下，如图。 竖直放置， 竖直放置，上端a恰好在水面以下，如图。现 发出的靠近水面法线（ 考虑线光源a b发出的靠近水面法线（图中的 虚线）的细光束经水面折射后所成的像， 虚线）的细光束经水面折射后所成的像，由于 水对光有色散作用， 水对光有色散作用，若以l1表示红光成的像的 长度， 表示蓝光成的像的长度， 长度，l2表示蓝光成的像的长度，则 （D） ） A.l1< l2<l0 B.l1> l2>l0 C.l2> l1>l0 D.l2< l1<l0
空气 玻璃
γ
N’ B 折射光线
2、折射定律 、 •折射光线在入射光线和法线所在的平面上， 折射光线在入射光线和法线所在的平面上， 折射光线在入射光线和法线所在的平面上 折射光线和入射光线分居在法线的两侧。 折射光线和入射光线分居在法线的两侧。 •入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数。 入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数。 入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数
sin i sini = 常数 sin r
图中所示: 图中所示:视深比实深浅 注意:折射现象中光路可逆 注意:
空气 水
A’ A
二.折射率
光从真空射入某种介质发生折射的时候， 光从真空射入某种介质发生折射的时候 ， 入射角的正弦sin 与折射角的正弦sin 入射角的正弦 sin i ， 与折射角的正弦 sin 之比值n叫做这种介质的折射率。 r之比值n叫做这种介质的折射率。
(B)
1.边作图边计算 边作图边计算 【例11】直角三棱镜的顶角α=150, 棱镜材 11】 =1.5， 料的折射率n=1.5，一细束单色光如图所示垂 直于左侧面射入， 直于左侧面射入，试用作图法求出该入射光 第一次从棱镜中射出的光线。 第一次从棱镜中射出的光线。 =1.5知临界角大 解：由n=1.5知临界角大 小于45 于300小于450，边画边算 可知该光线在射到A、B、 C、D各点时的入射角依次 A 0、600、450、300， 是75 C 因此在A、B、C均发生全 α 反射， 反射，到D点入射角才第 B D 一次小于临界角， 一次小于临界角，才第一 次有光线从棱镜射出。 次有光线从棱镜射出。
【例4】完全透明的水中某深处 放一点 】完全透明的水中某深处,放一点 光源在水面上可见到一个圆形的透光平 如果透光圆面的半径匀速增大,则光源 面,如果透光圆面的半径匀速增大 则光源 如果透光圆面的半径匀速增大 正在 A、加速上升 B、加速下沉 、 、 C、匀速上升 D、匀速下沉 、 、
θ D
四、棱 镜 (一)、什么是棱镜？ 一 、什么是棱镜？
sin90° C 1 v = n = ,sin c = = sin c v n C
【例3】潜水员在折射率为 2的透明的海水 hm深处 向上观察水面， 深处， 下hm深处，向上观察水面，能看到的天穹和 周围的景物都出现在水面上的一个圆形面积 的区域内，关于圆面积S和深度h 为S的区域内，关于圆面积S和深度h的关系正 确的是（ 确的是（ C ） 与水深h A、S与水深h成正比 与水深h B、S与水深h成反比 与水深h C、S与水深h的平方成正比 与水深h D、S与水深h的平方成反比
10】 如图所示， 【 例 10】 如图所示 ， 在水中有一厚度不计的薄玻 璃片做成的中空三棱镜，里面是空气．一束光A 璃片做成的中空三棱镜，里面是空气．一束光A从 三棱镜左边射入， 从三棱镜右边射出时发出色散， 三棱镜左边射入 ， 从三棱镜右边射出时发出色散 ， 散出的可见光分布在a点和b点之间， 散出的可见光分布在a点和b点之间，则 A．从a点射出的是红光。从b点射出的是紫光 点射出的是红光。 点射出的是紫光， B．从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光 点和b 点射出的都是红光， C ． 从 a 点和 b 点射出的都是红光 ， 从 a 、 b 中点射 出的是紫光 点和b D．从a点和b点射出的都 是紫光， 是紫光，从a、b中点射 出的是红光
【例9】酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会 】酷热的夏天，在平坦的柏油公路上， 看到在一定距离之外， 地面显得格外明亮， 看到在一定距离之外 ， 地面显得格外明亮 ， 仿佛 是一片水面， 似乎还能看到远处车、 人的倒影， 是一片水面 ， 似乎还能看到远处车 、 人的倒影 ， 但当你靠近“ 水面” 它也随你的靠近而后退， 但当你靠近 “ 水面 ” 时 ， 它也随你的靠近而后退 ， 对此现象正确的解释是： 对此现象正确的解释是： 与海市唇楼的原理相似， A．与海市唇楼的原理相似，都是由于光的全反射 造成的； 造成的； 水面”不存在，是由于酷热难耐， B．“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的 幻觉； 幻觉； 太阳辐射到地面，使地表空气温度升高， C．太阳辐射到地面，使地表空气温度升高，折射 率大，发生全反射； 率大，发生全反射； 太阳辐射到地面，使地表空气温度升高， D．太阳辐射到地面，使地表空气温度升高，折射 率小，发生全反射。 率小，发生全反射。（AD） ）
r
ABD
【例2】如图所示，一圆柱形容器，底面直径 如图所示，一圆柱形容器， 和高度相等，当在S处沿容器边缘的A 和高度相等，当在S处沿容器边缘的A点方向 观察空筒时，刚好看到筒底圆周上的B 观察空筒时，刚好看到筒底圆周上的B点．保 持观察点位置不变，将筒中注满某种液体， 持观察点位置不变，将筒中注满某种液体， 可看到筒底的中心点， 可看到筒底的中心点，试求这种未知液体的 折射率是多大？ 折射率是多大？
(六)光导纤维 六 光导纤维
全反射的一个重要应用就是用于光导纤维（ 全反射的一个重要应用就是用于光导纤维（简称 光纤）。光纤有内、外两层材料， ）。光纤有内 光纤）。光纤有内、外两层材料，其中内层是光 密介质，外层是光疏介质。光在光纤中传播时， 密介质，外层是光疏介质。光在光纤中传播时， 每次射到内、外两层材料的界面， 每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角 大于临界角，从而发生全反射。 大于临界角，从而发生全反射。这样使从一个端 面入射的光， 面入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全 部从另一个端面射出。 部从另一个端面射出。
(四 )、 光的色散 四 、 •色散的实质是由各种色光在同一介质中传播 色散的实质是由各种色光在同一介质中传播 的速率不同， 的速率不同 ， 或者说是同一种介质对不同色 光的折射率不同而引起的。 折射率不同而引起的 光的折射率不同 结论:(同种材料对不同颜色的光） :(同种材料对不同颜色的光 折射角：红光最大、紫光最小。 （a）折射角：红光最大、紫光最小。 偏折角：红光最小、紫光最大。 （b）偏折角：红光最小、紫光最大。 折射率：红光最小、紫光最大。 （c）折射率：红光最小、紫光最大。 红光最大、紫光最小。 （d）速 度：红光最大、紫光最小。
光缆
=5.0m的光导 【例8】如图所示，一条长度为L=5.0m的光导 如图所示， 的材料制成。 纤维用折射率为n= 2 的材料制成。一细束 45° 激光由其左端的中心点以α= 45°的入射角 射入光导纤维内， 射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右 端射出。 端射出。求：⑴该激光在光导纤维中的速度v 是多大？ 是多大？⑵该激光在光导纤维中传输所经历 的时间是多少？ 的时间是多少？ v=2.1×108m/s × t=s/v=2.7×10-8s。 × 。 α
折射率n=1．58． 折射率 ． ．
三、全反射 1.全反射现象 全反射现象
光由光密介质射入光疏介质， 光由光密介质射入光疏介质， 空气 当入射角增大到某一角度时， 当入射角增大到某一角度时， 玻璃 i 折射光线完全消失， 折射光线完全消失，只剩反 射光线， 射光线，光全部反回
γ
2.发生全反射的条件 光线从光密介质射向 发生全反射的条件 光疏介质，且入射角大于或等于临界角． 光疏介质，且入射角大于或等于临界角． 临界角:折射角变成90 90° 3 、 临界角 : 折射角变成 90° 时的入射角叫临 界角。 界角。
光的折射、全反射 光的折射、
湖南省炎陵一中 吴虎春 QQ：283653394
一、光的折射
1、光的折射 、
光从一种媒质射入 另一种媒质时， 另一种媒质时，传 播方向发生改变的 现象。 现象。
入射光线 A 法线 N 反射光线
C
i
O
i改变，r也随之改变 改变， 也随之改变 改变 i增大，r增大 增大， 增大 增大 i减小，r减小 减小， 减小 减小
A 应用:光从玻璃砖的一面射 应用 光从玻璃砖的一面射 入将从另一面射出
AO∥EB ∥ 光线发生侧移
i O γ
γ’
E
i’
B
【例1】一束光从空气射向折射率n= 2 的 一束光从空气射向折射率n= 某种玻璃的表面，如图所示,i表示入射角 表示入射角,则 某种玻璃的表面，如图所示 表示入射角 则 A．无论入射角 有多大，折射角 都不会超 有多大， ．无论入射角i有多大 折射角r都不会超 过450 B．欲使折射角 ＝300，应以 ＝450的角度 应以i＝ ．欲使折射角r＝ 入射 C．当入射角 ＝arctan ．当入射角i＝ i 2 时，反射光线与折射光线 恰好互相垂直 D．以上结论都不正确 ．
三棱镜----- 横截面为三角形的棱镜 三棱镜
(二)、棱镜 的光学作用： 二、 的光学作用：
1、改变光的传播方向； 、改变光的传播方向； 2、使光发生色散。 、使光发生色散。
(三)、三棱镜改变光路方向 i 三、
1、棱镜使光线向底面偏折。 、棱镜使光线向底面偏折。
θ
2、偏折角θ与棱镜材料的折射率有关，n大则 大。 、偏折角 与棱镜材料的折射率有关 大则θ大 大则 θ还与入射角 有关。 还与入射角i有关 还与入射角 有关。
(五)、全反射棱镜 方向改变 五、 方向改变180° ° (1)、横截面是等腰 、 直角三角形的棱镜 叫全反射棱镜。 叫全反射棱镜。 (2)、全反射棱镜对 、 光线的控制作用： 光线的控制作用：
方向改变90 方向改变
【例7】自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理. 自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理. 它虽然本身不发光,但在夜间骑行时, 它虽然本身不发光,但在夜间骑行时,从后面开 来的汽车发出的强光照到尾灯后, 来的汽车发出的强光照到尾灯后,会有较强的光 被反射回去,使汽车司机注意到前面有自行车. 被反射回去,使汽车司机注意到前面有自行车. 尾灯的原理如图所示, 尾灯的原理如图所示,下面说法中正确的是 A.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发 A.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发 生全反射 B.汽车灯光应从左面射过来 B.汽车灯光应从左面射过来 (C) 在尾灯的右表面发生全反射 C.汽车灯光应从右面射过来 C.汽车灯光应从右面射过来 在尾灯的左表面发生全反射 D.汽车灯光应从右面射过来 D.汽车灯光应从右面射过来 在尾灯的右表面发生全反射