知识讲解 光地反射、折射、全反射
光的反射和折射基础知识点归纳
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光的反射和折射基础知识点归纳一、反射光的反射是指光线从一个介质(如空气、水、玻璃等)射到另一个界面时,部分或全部光线发生改变方向并返回原始介质的现象。
1.反射定律反射定律是指入射角、反射角和法线之间的关系。
根据反射定律,入射角和反射角的大小相等,且都位于法线上的同一侧。
2.平面镜的特性平面镜是一种能够产生明确反射的光学设备。
当平行光线射向一个平面镜时,可以看到光线被反射,并且形成一个虚像。
虚像位于反射角和入射角之间的对称位置上,并且与物体的位置相等。
二、折射光的折射是指光线从一个介质射向另一个介质时,由于两种介质的光速不同,光线会改变方向并发生弯曲的现象。
1.折射定律根据折射定律,入射角、折射角和两种介质的折射率之间存在着一定的关系。
入射角、折射角和法线之间的正弦值之比等于两种介质的折射率之比。
2.折射率折射率是一个介质对光的折射能力的度量。
不同介质的折射率不同,可以通过测量光线在介质中传播的速度来确定折射率。
3.光蕴含定律光蕴含定律描述了光线在通过两个媒介界面时的行为。
根据光蕴含定律,当光线从一个光密介质射向一个光疏介质时,折射角大于入射角;反之,当光线从一个光疏介质射向一个光密介质时,折射角小于入射角。
4.全反射当光线从光密介质射向光疏介质时,入射角大于临界角时,发生全反射现象。
全反射是指光线被完全反射回原始介质,不进行折射。
临界角是一个特定的角度,使得入射角等于临界角时,光线刚好沿界面传播。
总结:光的反射和折射是光学中的基础知识点。
反射定律描述了光线在界面上反射的关系,平面镜是一个能够产生明确反射的光学设备。
折射定律描述了光线在不同介质中折射的关系,折射率是一个介质对光的折射能力的度量。
光蕴含定律描述了光线在通过两个媒介界面时的行为,全反射是光线被完全反射回原始介质的现象。
了解光的反射和折射的基础知识点对于理解光学中的其他概念和现象非常重要。
希望这篇文章对您的学习有所帮助!。
光的折射与全反射知识点总结
![光的折射与全反射知识点总结](https://img.taocdn.com/s3/m/c6eda828571252d380eb6294dd88d0d233d43c17.png)
光的折射与全反射知识点总结光的折射和全反射是光学中非常重要的现象和概念。
通过研究折射和全反射的特点和原理,我们可以更深入地了解光的传播规律和光在不同介质中的行为。
本文将对光的折射和全反射的知识点进行总结。
一、光的折射1. 折射现象:当光从一种介质传播到另一种介质时,由于两种介质的光速度不同,光线会发生偏折的现象,这就是折射现象。
2. 折射定律:光的折射现象遵循折射定律,即斯涅尔定律。
根据斯涅尔定律,光线在两个介质之间传播时,入射角、折射角和两个介质的折射率之间有一定的关系,可以用如下公式表示:n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)。
其中,n1和n2分别表示两个介质的折射率,θ1和θ2分别表示入射角和折射角。
3. 折射率:折射率是介质对光的折射能力的度量,是一个与介质的性质相关的物理量。
折射率越大,光的速度越慢,折射弯曲程度越大。
4. 全反射:当光从光密介质(折射率较大)入射到光疏介质(折射率较小)时,当入射角大于一定的临界角时,光将完全发生反射,不发生折射。
这种现象称为全反射。
二、全反射1. 全反射的条件:光发生全反射需要满足两个条件。
首先,光需要从光密介质入射到光疏介质,使得折射角大于90度。
其次,入射角需要大于临界角。
2. 临界角的计算:临界角可以通过折射定律计算得出。
当折射角为90度时,入射角达到临界角。
假设两个介质的折射率为n1和n2,则临界角可以通过如下公式计算:θc = arcsin(n2 / n1)。
3. 光纤的应用:全反射在光纤中得到了广泛的应用。
光纤是一种可以将光信号传输的光学器件,其基本原理就是利用了光的全反射现象。
光信号通过光纤的内部发生反射,从而实现了光信号的传输。
总结:光的折射和全反射是光学中重要的现象和原理。
通过折射定律可以计算光线在两种介质之间的入射角和折射角的关系,而全反射则是当光从光密介质入射到光疏介质时,避免发生折射的现象。
这些知识点对于理解光的传播和应用具有重要意义,例如光纤通信等。
光的反射折射知识点总结
![光的反射折射知识点总结](https://img.taocdn.com/s3/m/752caf725b8102d276a20029bd64783e09127dda.png)
光的反射折射知识点总结光的反射和折射是光学中的重要概念。
通过了解这些概念,我们可以更好地理解光在不同介质中的传播规律,解释现象,设计光学系统等。
以下是光的反射和折射知识点的总结。
1.光的反射光的反射是指光线从一个介质界面上反射回原介质的现象。
根据反射规律,入射光线、反射光线和法线三者共面,并且入射角等于反射角。
2.反射定律反射定律是指入射角θ₁和反射角θ₂之间的关系,即sinθ₁/sinθ₂=n₂/n₁,其中n₁和n₂分别为入射介质和反射介质的折射率。
3. 镜面反射和 diffused反射在光线与光滑表面相交时,发生镜面反射。
镜面反射的特点是反射光线具有明确的方向和角度,可以形成清晰的像。
在光线与粗糙表面相交时,发生diffused反射,反射光线呈现出随机分布,不能形成清晰的像。
4.光的折射光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时的偏折现象。
当光线从一种介质进入另一种介质时,根据折射定律,入射角θ₁、折射角θ₂和介质的折射率n之间有关系sinθ₁/sinθ₂=n₂/n₁。
5.折射率折射率是描述介质对光的折射能力的物理量。
折射率越高,光在介质中的传播速度越慢。
折射率和波长有关,一般情况下,折射率随着波长的增加而减小。
6.全反射当光线从折射率较高的介质射入折射率较低的介质时,入射角大于临界角时,发生全反射现象。
全反射的特点是光线完全被折射,没有发生透射。
临界角是指入射角达到使得折射角为90度的最小值。
全反射经常用于光纤通信系统中,保证光信号可以在光纤中长距离传输。
7.光的色散色散是指不同波长的光线在经过折射后的偏折程度不同的现象。
由于折射率和波长有关,不同波长的光线在介质中的传播速度和偏折角度不同,从而形成彩虹等现象。
8. Snell定律Snell定律是描述光的折射现象的定律,即n₁sinθ₁=n₂sinθ₂。
该定律适用于折射率不随入射角度变化的情况。
9. Huygens原理Huygens原理是光的波动理论中的重要原理之一、该原理认为每一个点上的波前可以看作无数个点源发出的次波的重叠,通过这些次波的重叠,可以解释光的传播、反射和折射等现象。
初中物理的解析光的折射定律与光的全反射
![初中物理的解析光的折射定律与光的全反射](https://img.taocdn.com/s3/m/462f7e70b80d6c85ec3a87c24028915f804d84d1.png)
初中物理的解析光的折射定律与光的全反射光的折射定律是物理学中的一个重要概念,用于描述光线从一种介质传播到另一种介质时的偏折现象。
本文将详细解析光的折射定律以及与之相关的光的全反射现象。
一、光的折射定律光的折射定律描述了光从一种介质传播到另一种介质时的偏折现象。
根据折射定律,光线在两个介质的交界面上发生折射时,入射角、折射角和两个介质的折射率之间存在一定的关系。
设光线从第一个介质进入第二个介质,入射角为θ₁,折射角为θ₂,第一个介质的折射率为n₁,第二个介质的折射率为n₂。
则根据光的折射定律可得:n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂其中,sinθ₁为入射角的正弦值,sinθ₂为折射角的正弦值。
根据光的折射定律,我们可以解释一些常见的现象,比如光在不同介质边界上的偏折现象、光的色散现象等。
二、光的全反射光的全反射是光线从光密介质射向光疏介质时的一种特殊现象,当入射角大于某个临界角时,折射角将无解,光线将完全反射回光密介质中,不再传播到光疏介质中。
设光密介质的折射率为n₁,光疏介质的折射率为n₂,临界角为θ_c。
当入射角大于临界角时,即θ₁ > θ_c,折射角不存在,光线将发生全反射。
临界角的计算公式为:θ_c = arcsin(n₂/n₁)其中,arcsin为反正弦函数。
光的全反射现象在实际应用中有着广泛的应用,比如光纤通信中的信号传输、显微镜中的观察等。
三、实验演示与应用为了验证光的折射定律和光的全反射现象,我们可以进行一些简单的实验演示。
1. 光的折射实验取一块透明的玻璃板和一个直尺,将直尺竖直放置,并将玻璃板倾斜支在直尺上。
然后,用一支光线垂直射向玻璃板,观察光线经过玻璃板后的折射现象。
通过改变入射角和观察折射角的变化,可以验证光的折射定律。
2. 光的全反射实验取一块光密介质的透明棱镜,将一束光线斜射进入棱镜中,并逐渐增大入射角。
当入射角大于临界角时,观察光线的全反射现象。
通过测量不同材料的临界角,可以验证光的折射定律和光的全反射现象。
光学重点知识总结光的折射和全反射现象
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光学重点知识总结光的折射和全反射现象光学重点知识总结——光的折射和全反射现象在光学中,折射和全反射是重要的现象和理论,对于我们理解光的行为和应用具有重要意义。
本文将对光的折射和全反射进行总结,帮助读者更好地理解这些光学现象。
一、光的折射现象光的折射是指当光线从一种介质进入到另一种介质时,由于两种介质的光速不同,光线发生偏离原来的传播方向的现象。
这种现象是由于光在不同介质中传播速度的差异所导致的。
根据折射定律,我们可以得出以下结论:入射光线、折射光线和介质分界面上的法线所在的平面三者共面。
此外,根据斯涅尔定律,我们可以得出:折射光线的入射角和折射角满足一个固定的比例关系,即$$\frac{{\sin{\theta_1}}}{{\sin{\theta_2}}}=\frac{{v_1}}{{v_2}}$$,其中$$\theta_1$$为入射角,$$\theta_2$$为折射角,$$v_1$$为光在第一种介质中的传播速度,$$v_2$$为光在第二种介质中的传播速度。
二、光的全反射现象光的全反射是指当光线从光密介质射入光疏介质时,入射角大于临界角时,光线无法从光疏介质传播到光密介质,而被完全反射的现象。
临界角可以通过折射定律进行计算:当光线从光密介质射入光疏介质时,令入射角等于临界角,此时折射角为90度,即$$\sin{\theta_c}=\frac{{v_1}}{{v_2}}$$,其中$$\theta_c$$为临界角,$$v_1$$为光在光密介质中的传播速度,$$v_2$$为光在光疏介质中的传播速度。
三、应用举例1. 光纤通信光纤通信是利用光的全反射现象来进行信号传输的技术。
光纤中的光通过全反射在纤芯内部传播,从而实现将信号从发送端传输到接收端。
由于全反射的特性,光信号能够在光纤中长距离传输而几乎不损耗,提供了高速、大带宽的通信方式。
2. 光学棱镜光学棱镜是利用光的折射现象进行光线的偏折和分光的光学元件。
知识讲解 光的反射、折射、全反射
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光得反射、折射、全反射【学习目标】1.通过实例分析掌握光得反射定律与光得折射定律.2.理解折射率得定义及其与光速得关系.3.学会用光得折射、反射定律来处理有关问题.4.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角得概念.5.能判定就是否发生全反射,并能分析解决有关问题.6.了解全反射棱镜与光导纤维.7.明确测定玻璃砖得折射率得原理.8.知道测定玻璃砖得折射率得操作步骤.9.会进行实验数据得处理与误差分析.【要点梳理】要点一、光得反射与折射1.光得反射现象与折射现象如图所示,当光线入射到两种介质得分界面上时,一部分光被反射回原来得介质,即反射光线,这种现象叫做光得反射.另一部分光进入第二种介质,并改变了原来得传播方向,即光线,这种现象叫做光得折射现象,光线称为折射光线.折射光线与法线得夹角称为折射角().2.反射定律反射光线与入射光线、法线处在同一平面内,反射光线与入射光线分别位于法线得两侧;反射角等于入射角.3.折射定律(1)内容:折射光线跟入射光线与法线在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线得两侧.入射角得正弦跟折射角得正弦成正比.即常数.如图所示.也可以用得数学公式表达,为比例常数.这就就是光得折射定律.(2)对折射定律得理解:①注意光线偏折得方向:如果光线从折射率()小得介质射向折射率()大得介质,折射光线向法线偏折,入射角大于折射角,并且随着入射角得增大(减小)折射角也会增大(减小);如果光线从折射率大得介质射向折射率小得介质,折射光线偏离法线,入射角小于折射角,并且随着入射角得增大(减小)折射角也会增大(减小).②折射光路就是可逆得,如果让光线逆着原来得折射光线射到界面上,光线就会逆着原来得人射光线发生折射,定律中得公式就变为,式中、分别为此时得入射角与折射角.4.折射率——公式中得(1)定义.实验表明,光线在不同得介质界面发生折射时.相同入射角得情况下.折射角不同.这意味着定律中得值就是与介质有关得,表格中得数据,就是在光线从真空中射向介质时所测得得值,可以瞧到不同介质得值不同,表明值与介质得光学性质有关,人们把这种性质称为介质得折射率.实际运用中我们把光从真空斜射人某种介质发生折射时,入射角得正弦跟折射角得正弦之比。
光的反射与折射中的全反射
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光的反射与折射中的全反射在我们日常生活中,光线的反射与折射是非常常见的现象。
无论是镜子中的自己的倒影,还是水面上的阳光折射,都是我们经常能够观察到的。
然而,在光的反射与折射中,还存在着一个特殊的现象,那就是全反射。
全反射是指当光线从一种介质射向另一种折射率较小的介质时,入射角大于一个临界角时,光线将完全反射回原来的介质中,而不发生折射的现象。
这种现象在我们的日常生活中也是非常常见的,比如水中的鱼儿从水中看陆地,就会发生全反射。
全反射的发生是由于光在不同介质中的传播速度不同所造成的。
当光从光密度较大的介质射向光密度较小的介质时,光的传播速度会发生改变。
根据斯涅尔定律,光线在两个介质之间的折射角与入射角之间存在一个正弦关系。
当入射角大于临界角时,根据正弦函数的性质,折射角将大于90度,即光线无法穿过界面而完全反射回原来的介质中。
全反射的现象不仅仅发生在光线从水射向空气的情况下,还可以发生在其他介质之间的界面上。
比如光线从玻璃射向空气,或者从水晶射向空气时,也会发生全反射。
这种现象在光学仪器的设计中是非常重要的,比如光纤通信中的光信号传输就是基于全反射的原理。
全反射的应用还可以在生物学和医学领域中找到。
人类的眼睛中有一个特殊的结构叫做晶状体,它能够通过调节自身的形状来改变光线的折射,从而使得光线能够准确地聚焦到视网膜上。
在眼镜的设计中,也会利用全反射的原理来制作反射镜,从而改变光线的传播方向。
除了在实际应用中的重要性,全反射也是光的传播特性的一个重要方面。
通过研究全反射现象,我们可以更好地理解光的传播规律,并且能够应用到更广泛的领域中。
例如,在光学器件的设计中,全反射可以用来控制光线的传播路径,从而实现光的聚焦、分光等功能。
总结起来,光的反射与折射中的全反射是一个非常有趣且重要的现象。
它不仅在日常生活中经常出现,还在科学研究和技术应用中发挥着重要的作用。
通过深入研究全反射现象,我们可以更好地理解光的传播规律,并且能够应用到更广泛的领域中,为人类的生活带来更多的便利和发展。
解析光的折射与全反射现象
![解析光的折射与全反射现象](https://img.taocdn.com/s3/m/5e33f010ac02de80d4d8d15abe23482fb4da02e8.png)
解析光的折射与全反射现象光是一种电磁波,当光线从一种介质进入另一种介质时,会发生折射现象。
折射是指光线在两种介质之间传播时,由于介质密度的不同而改变传播方向的现象。
而当光线从一个介质射向另一种密度较大的介质时,会出现一种特殊的折射现象,即全反射。
一、光的折射现象当光线从一种介质进入另一种介质时,由于两种介质的密度不同,光线传播速度也会发生变化。
根据光的传输速度与介质密度之间的关系,根据斯涅尔定律,定义光的折射率为光在真空中的速度与光在介质中的速度之比。
光的折射率可以用以下公式表示:\[n=\frac{c}{v}\]其中,n为折射率,c为光在真空中的速度(299,792,458 m/s),v 为光在介质中的速度。
根据折射率的不同,可以得出折射光线的传播特性。
二、光的折射定律根据折射率的定义和实验观测,得出了光的折射定律,即斯涅尔定律。
折射定律描述了入射光线与折射光线之间的关系。
斯涅尔定律可以用以下公式表示:\[\frac{{\sin \theta_1}}{{\sin \theta_2}}=\frac{{n_2}}{{n_1}}\]其中,θ1为入射角(光线与法线的夹角),θ2为折射角(光线与法线的夹角),n1为入射介质的折射率,n2为折射介质的折射率。
根据斯涅尔定律,可以推导出以下几个重要结论:1. 当光线从光密介质(n1>n2)射向光疏介质(n2<n1)时,折射角较大于入射角。
2. 当光线从光疏介质(n1<n2)射向光密介质(n2>n1)时,折射角较小于入射角。
3. 当光线从真空(n1=1)射向介质(n2>1)时,折射角总是小于入射角。
4. 入射角与折射角之间满足正弦关系,当入射角为0度或是等于临界角时,折射角为90度,光线沿法线方向传播。
三、全反射现象当光线从光密介质射向光疏介质时,当入射角超过一定临界角时(θc),将会发生全反射现象。
全反射是指入射光线无法穿过折射界面而完全被反射回原来的介质中的现象。
光的反射,折射和全反射的理解与应用
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光的反射,折射和全反射的理解与应用全反射原理,专业术语,拼音为quánfǎnshèyuánlǐ,光从光密介质射向光疏介质时,当入射角超过某一角度C(临界角)时,折射光完全消失,只剩下反射光线的现象叫做全反射,本原理可以用于解释海市蜃楼现象。
光传播到两种介质的界面上时,通常要同时发生反射和折射现象,若满足了某种条件,光线不再发生折射现象,而全部返回到原介质中传播的现象叫全反射现象。
条件:
1、光从光密介质进入光疏介质。
2、入射角等于或大于临界角。
理解:
1、全反射现象是光的折射的特殊现象,只有光从光密介质射向光疏介质并且入射角大于等于临界角时全反射现象才会发生。
2、全反射现象符合反射定律,光路可逆。
3、全反射发生之前,随着入射角的增大,折射角和反射角都增大,但折射角增大的快,在入射光的强度一定的情况下,折射光越来越弱,反射光越来越强,发生全发射时,折射光消失,反射光的强度等于入射光的强度。
光的反射与折射
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光的反射与折射光的反射与折射是光学领域中重要的现象,对于理解光的传播和相互作用具有重要的意义。
光的反射是指光线遇到物体表面时,部分或全部从物体表面弹回的现象。
光的折射则是指光线从一种介质传播到另一种介质时,由于介质的折射率不同而改变传播方向的现象。
在本文中,我们将详细探讨光的反射与折射的原理及其相关应用。
一、光的反射当光线照射到物体表面时,根据光的性质,可以发生三种类型的反射:镜面反射、漫反射和全反射。
1. 镜面反射镜面反射指的是光线照射到光滑表面后,按照入射角等于反射角的规律,沿着特定方向反射出去的现象。
这种反射由于光线的反射角度固定,所以可以形成清晰的影像。
例如,镜面反射是我们日常生活中常见的现象,如镜子反射出来的人像。
2. 漫反射漫反射是指光线照射到粗糙表面后,在各个方向上以不规则方式散射的现象。
这种反射使得光线在表面上扩散,并且不会形成清晰的影像。
如石头、砖墙等表面都具有漫反射的特性。
3. 全反射全反射是指光线从光密介质射入光疏介质时,当入射角大于一个临界角时,光线将无法通过界面,而会完全反射回原介质内部的现象。
这种反射常见于光线从光密介质(如玻璃)射入光疏介质(如空气)时,如水面的反射。
二、光的折射光的折射是指当光线从一种介质传播到另一种介质时,由于介质的折射率不同而改变传播方向的现象。
光线在折射时会发生折射角的变化,符合斯涅尔定律,即入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
这一定律可以用下式表示:n1sinθ1 = n2sinθ2其中,n1和n2分别代表光线所在介质的折射率,θ1和θ2分别代表光线在两种介质中的入射角和折射角。
例如,当光线从空气射入水中时,由于水的折射率高于空气,光线被折射向水平面法线方向。
这也解释了为什么我们在水池中看到的物体会有一定程度的偏移。
三、光的反射与折射在实际应用中的意义光的反射与折射在生活和科学研究中具有广泛的应用。
以下是一些实际应用的例子:1. 镜面和透镜光的镜面反射和折射是制造镜子和透镜的基础。
高中物理光的折射与全反射现象
![高中物理光的折射与全反射现象](https://img.taocdn.com/s3/m/afe0bf03bf1e650e52ea551810a6f524cdbfcb77.png)
高中物理光的折射与全反射现象光的折射与全反射是光在不同介质中传播时所表现出的特性,它们在日常生活中有着重要的应用和影响。
本文将介绍光的折射和全反射的基本概念、实验原理以及相关实际应用。
一、光的折射光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时的改变方向。
光线在两种介质之间传播时,由于介质的光密度不同,会导致光线的传播速度和传播方向发生变化。
当光从光疏介质(如空气)射入光密介质(如水或玻璃)时,会发生向法线方向弯曲的现象,这被称为折射。
折射的基本定律由斯涅尔定律(或称为折射定律)给出,它表明入射角、出射角和两种介质的折射率之间存在着一定的关系,即n1sinθ1 = n2sinθ2,其中n1和n2分别表示两种介质的折射率,θ1和θ2分别表示入射角和出射角。
光的折射现象广泛应用于透镜、光纤通信和光学仪器等领域。
例如,我们常见的凸透镜利用光的折射特性,使光线经过透镜后产生聚焦效应,从而实现放大和聚焦的功能。
光纤通信也是基于光的折射原理,利用光纤内部的光折射特性来传输信号,具有高带宽和低损耗的优势。
二、全反射现象当光从光密介质射入光疏介质时,如果入射角大于临界角,光线将完全被反射回光密介质中,而不发生折射现象。
这种现象被称为全反射。
全反射的临界角由折射定律推导而得,临界角的正弦值等于两种介质的折射率之比,即sinθc = n2 / n1,其中n1和n2分别表示光疏介质和光密介质的折射率。
当入射角大于临界角时,光线无法从光疏介质中折射出来,被完全反射回去。
全反射在光纤通信和光导器件中起到了重要作用。
光纤的工作原理就是利用全反射实现信号的传输。
光信号通过光纤的内部表面不断发生全反射,从而保持信号的传输。
另外,光导器件如全反射棱镜和光透波导等利用全反射现象进行光的转向和耦合,广泛应用于光学仪器和通信设备中。
三、实验原理与应用为了观察和研究光的折射和全反射现象,可以进行一些简单的实验。
1. 折射实验将一块光密的玻璃板放置在一个光源前方,利用一束光线从空气中射入玻璃板,可以观察到光线在入射和出射过程中的折射现象。
光的折射与全反射了解光的折射与全反射现象
![光的折射与全反射了解光的折射与全反射现象](https://img.taocdn.com/s3/m/42e43ef3db38376baf1ffc4ffe4733687e21fc95.png)
光的折射与全反射了解光的折射与全反射现象光的折射与全反射光是一种电磁波,具有波粒二象性,既可以作为波动传播,又可以作为粒子传播。
当光从一种介质射入另一种介质时,会产生折射现象,同时在一定条件下还会发生全反射。
本文将介绍光的折射与全反射现象以及相关原理和应用。
一、光的折射现象光的折射是指光线从一种介质进入另一种介质时,由于介质的不同而改变方向的现象。
根据斯涅尔定律,入射光线、折射光线和法线所在平面的夹角之比等于两种介质的折射率之比,即sin(入射角)/sin(折射角) = n₁/n₂。
这里,入射角为光线与法线之间的夹角,折射角为折射光线与法线之间的夹角,n₁和n₂分别为两种介质的折射率。
光的折射现象在许多日常生活和科学实验中都有应用。
例如,光在透镜中的折射现象使得我们可以使用眼镜、望远镜等光学设备进行视觉矫正或观测远处物体。
此外,光的折射还可以解释为何鱼在水中显得弯曲,以及为何我们伸入水中时会看到手指出现折断等现象。
二、全反射现象当光从光密介质射入光疏介质时,入射角大于一个临界角时,光将不再折射,而发生全反射。
临界角是指使光完全从光密介质反射回去的入射角度。
在全反射时,入射角大于临界角,光线将沿着界面的法线方向反射,不再继续传播到光疏介质。
全反射现象在光纤通信技术中有重要应用。
光纤是一种可以传输光信号的细长光导纤维。
通过在光纤的内壁构造一层折射率较低的材料,使得光线在内壁到达临界角时发生全反射,从而实现光信号的传输。
光纤通信具有大容量、高速率、低损耗等优点,被广泛应用于电话、因特网和电视等通信领域。
三、光的折射与全反射原理光的折射与全反射现象可以通过光的波动性和粒子性解释。
光波具有波长和频率,在不同介质中传播速度不同,导致光波传播方向发生改变。
光的折射和全反射遵循光在界面上的反射和折射规律,即斯涅尔定律和全反射条件。
另一方面,光也可以理解为粒子流动,并与介质中的分子或原子发生作用。
光子是光的粒子性质体现,当光子碰撞到物质的界面时,会与物质内部粒子的电荷相互作用,导致光子的方向改变或被完全反射。
光的折射与全反射的原理
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光的折射与全反射的原理在我们日常生活中,光的折射与全反射,作为光在不同介质中传播的现象,扮演着重要的角色。
了解光的折射与全反射的原理,不仅能帮助我们理解光的行为,还有助于解释一些实际现象。
本文将深入探讨光的折射与全反射的原理。
一、光的折射所谓光的折射,是指当光从一种介质传播到另一种介质时,由于介质的光速不同,光线的传播方向会发生改变。
这一现象可以通过斯涅尔定律进行解释。
斯涅尔定律表明,光线通过两个介质的交界面时,入射角、折射角和两个介质的折射率之间存在以下关系:\[n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2\]其中,\(n_1\)和\(n_2\)为两个介质的折射率,\(\theta_1\)和\(\theta_2\)分别为入射角和折射角。
光的折射现象经常在我们身边发生。
例如,当我们将一根笔斜放入一杯水中,笔在水中部分的看起来会发生弯曲,这就是因为光经过水和空气的交界面时发生了折射。
光的折射也解释了为什么在夕阳西下时,太阳看起来比正常位置更低,这是因为大气中的空气密度不均匀导致光线弯曲。
二、全反射全反射是指当光从光密介质射入光疏介质时,当入射角大到一定程度时,光将发生反射而没有折射。
这一现象可以通过光在介质之间的折射率差异来解释。
我们知道光在不同介质中的传播速度是不同的,光在光密介质中传播速度较慢,而在光疏介质中传播速度较快。
当光从光密介质射入光疏介质时,入射角增大,根据斯涅尔定律,折射角也会增大。
当入射角达到一定临界值时,折射角将会变成90度。
此时,光不再通过折射而发生全反射,光线完全被反射回光密介质中。
全反射在实际中有着广泛的应用。
例如,光纤通信就是利用全反射的原理来实现信息的传输。
光纤内部的光线在光纤的两侧发生全反射,从而将光信号传递到目的地。
此外,在显微镜、光导器件和激光器等领域中,全反射也扮演着重要的角色。
总结起来,光的折射与全反射是光在不同介质中传播时产生的现象。
高中物理必修之知识讲解 光的反射、折射、全反射
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光的反射、折射、全反射【学习目标】1.通过实例分析掌握光的反射定律与光的折射定律. 2.理解折射率的定义及其与光速的关系.3.学会用光的折射、反射定律来处理有关问题.4.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念. 5.能判定是否发生全反射,并能分析解决有关问题. 6.了解全反射棱镜和光导纤维.7.明确测定玻璃砖的折射率的原理. 8.知道测定玻璃砖的折射率的操作步骤. 9.会进行实验数据的处理和误差分析.【要点梳理】要点一、光的反射和折射1.光的反射现象和折射现象如图所示,当光线入射AO 到两种介质的分界面上时,一部分光被反射回原来的介质,即反射光线OB ,这种现象叫做光的反射.另一部分光进入第二种介质,并改变了原来的传播方向,即光线OC ,这种现象叫做光的折射现象,光线OC 称为折射光线.折射光线与法线的夹角称为折射角(2θ).2.反射定律反射光线与入射光线、法线处在同一平面内,反射光线与入射光线分别位于法线的两侧;反射角等于入射角.3.折射定律(1)内容:折射光线跟入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧.入射角的正弦跟折射角的正弦成正比.即12sin sin θθ=常数.如图所示.也可以用sin sin in r=的数学公式表达,n 为比例常数.这就是光的折射定律. (2)对折射定律的理解:①注意光线偏折的方向:如果光线从折射率(1n )小的介质射向折射率(2n )大的介质,折射光线向法线偏折,入射角大于折射角,并且随着入射角的增大(减小)折射角也会增大(减小);如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质,折射光线偏离法线,入射角小于折射角,并且随着入射角的增大(减小)折射角也会增大(减小).②折射光路是可逆的,如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上,光线就会逆着原来的人射光线发生折射,定律中的公式就变为12sin 1sin nθθ=,式中1θ、2θ分别为此时的入射角和折射角. 4.折射率——公式中的n (1)定义.实验表明,光线在不同的介质界面发生折射时.相同入射角的情况下.折射角不同.这意味着定律中的n 值是与介质有关的,表格中的数据,是在光线从真空中射向介质时所测得的n 值,可以看到不同介质的n 值不同,表明n 值与介质的光学性质有关,人们把这种性质称为介质的折射率.实际运用中我们把光从真空斜射人某种介质发生折射时,入射角1θ的正弦跟折射角2θ的正弦之比。
什么是光的反射和折射
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什么是光的反射和折射光的反射和折射是物理学中的基本概念,涉及到光在不同介质中传播时的现象。
下面将分别对光的反射和折射进行详细的介绍。
一、光的反射光的反射是指光线在传播过程中遇到障碍物被反射出去的现象。
光线传播到两种不同介质的表面上时,会发生反射现象。
例如,光线传播到平面镜、球面镜等光滑的表面上时,会发生反射。
1.反射定律:反射定律是描述光的反射现象的基本规律,包括以下三个方面的内容:(1)入射光线、反射光线和法线在同一平面内;(2)入射光线和反射光线分居在法线的两侧;(3)入射角等于反射角。
2.镜面反射和漫反射:根据反射面的不同,光的反射分为镜面反射和漫反射。
镜面反射是指光线射到光滑表面上的反射,如平面镜、球面镜等。
漫反射是指光线射到粗糙表面上的反射,如光线照到地面上、物体表面等。
二、光的折射光的折射是指光线在传播过程中,从一种介质进入另一种介质时,传播方向发生改变的现象。
光线传播到两种不同介质的界面时,会发生折射。
1.折射定律:折射定律是描述光在介质界面折射现象的基本规律,包括以下三个方面的内容:(1)入射光线、折射光线和法线在同一平面内;(2)入射光线和折射光线分居在法线的两侧;(3)入射角和折射角之间满足正弦定律:n1sin(θ1) = n2sin(θ2),其中n1和n2分别为入射介质和折射介质的折射率,θ1和θ2分别为入射角和折射角。
2.斯涅尔定律:斯涅尔定律是光的折射现象的另一种表达方式,即入射光线、折射光线和法线三者之间的夹角关系:cos(θ1)/cos(θ2) = n2/n1。
3.正常折射和全反射:当光线从光密介质进入光疏介质时,折射角小于入射角,这种折射现象称为正常折射;当光线从光密介质进入光疏介质时,折射角大于90°,这种现象称为全反射。
通过以上介绍,我们可以了解到光的反射和折射是光在传播过程中遇到不同介质时产生的现象,它们遵循相应的定律和规律。
这些知识点对于中学生来说,是光学学习的基础内容,对于深入理解光的传播和光学设备的工作原理具有重要意义。
光的折射和全反射
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光的折射和全反射光是一种电磁波,它在不同介质之间传播时会发生折射现象。
当光从一个介质穿过到另一个介质时,光的传播方向会改变,这就是光的折射现象。
另外,当光从一个介质射入另一个介质时,如果入射角大于某一特定角度,光将完全反射回原介质中,这就是全反射现象。
本文将详细讨论光的折射和全反射现象。
一、光的折射现象1. 折射定律光的折射遵循斯涅尔定律,也被称为折射定律。
斯涅尔定律表明入射光线、折射光线和介质交界处法线三者在同一平面上,且入射角i、折射角r以及两种介质的折射率n1和n2之间存在着以下关系:sin(i)/sin(r) = n2/n1其中,n1和n2分别表示两个介质的折射率。
2. 折射率介质的折射率是指光在该介质中传播时的速度与真空中光的速度之比。
不同介质的折射率不同,常用符号n表示。
折射率n与介质的物理性质、温度以及光的波长有关。
3. 光的折射例子光的折射现象广泛存在于我们的日常生活中。
以光从空气射入水中为例,当光从空气射入水中时,由于水的折射率较大,光线被弯曲,即发生了折射。
这就是我们常见到的折射现象,例如水中的游泳池底部看上去比实际位置要高,这就是光的折射导致的。
二、全反射现象1. 临界角当光从光密介质射入光疏介质时,入射角大于一个特定的角度,称为临界角,以此为界限,光将发生全反射,即完全反射回原介质中。
临界角的大小与两种介质的折射率有关。
2. 全反射的条件当入射角大于临界角时,光的折射角将会大于90度,即光不再传播到第二个介质中,而是全反射回第一个介质中。
全反射的条件可以用以下不等式表示:sin(i) ≥ n2/n1其中,n1和n2分别表示两种介质的折射率。
3. 全反射应用全反射现象在光纤通信中起着重要的作用。
当光在光纤中传播时,由于光纤的折射率高于周围介质,光束会多次反射在光纤的内部,这样可以实现光信号的传输。
而当光束碰到光纤表面时,由于入射角大于临界角,光将会发生全反射,避免了信号的泄漏,确保光信号的传输质量。
光的反射与折射规律
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光的反射与折射规律光是一种电磁波,它在与物体或介质相互作用时会产生反射和折射现象。
光的反射和折射规律是描述光在界面上的传播和反射、折射方向的定律。
本文将探讨光的反射和折射规律及其应用。
一、光的反射规律光的反射是指光线从一种介质表面射向另一种介质,并在界面上发生方向改变的现象。
根据斯涅耳定律,光线在反射过程中遵循入射角等于反射角的规律。
数学表达式为:入射角(i) = 反射角(r)。
反射规律的实际应用非常广泛。
例如,平面镜就是利用光的反射规律制作而成的。
当光线射到平面镜上时,根据反射规律,光线会以入射角等于反射角的方式反射回来,从而使得人们能够在镜面上看到物体的像。
二、光的折射规律光的折射是指光线从一种介质射向另一种介质时,发生传播方向和速度改变的现象。
根据斯涅耳定律,光线在折射过程中遵循折射角与入射角的正弦比等于两种介质的折射率之比的规律。
数学表达式为:折射定律的实际应用也非常广泛。
例如,光的折射定律可解释水中看到的折断现象。
当光线从空气中射入水中时,由于水的折射率较空气大,光线会发生折射,使得水中的物体看起来产生了折断的效果。
三、光的折射率与媒质光的折射率是描述光在介质中传播速度的物理量,常用符号为n。
折射率与光的波长和介质的性质有关。
当光从一种介质射向另一种介质时,两种介质的折射率比值被称为相对折射率。
在自然界中,不同介质对光的折射率也不同。
例如,真空中的光折射率为1,而空气中的光折射率约为1.0003。
玻璃的折射率则在1.5左右,水的折射率约为1.33。
四、光的全反射现象当光从光密媒质射向光疏媒质的折射角大于90度时,根据折射定律可以得知光线将会全反射。
全反射现象只会在折射率较大的媒质射向折射率较小的媒质时发生。
全反射也具有一定的应用价值。
光纤通信就是利用光的全反射现象实现信号的传输。
当光线被纤维的芯部射入,由于芯部的折射率大于包层的折射率,光线将会在芯部内部一直进行全反射,从而实现信号的传输。
理解光的折射和全反射
![理解光的折射和全反射](https://img.taocdn.com/s3/m/461b17484b7302768e9951e79b89680202d86b60.png)
理解光的折射和全反射光的折射和全反射是光学中非常重要的现象,对于我们理解光的传播和应用具有重要意义。
在本文中,我们将深入探讨光的折射和全反射的原理、应用以及实验方法。
一、光的折射原理当光从一种介质传播到另一种介质时,会发生折射现象。
光线传播过程中,光线的传播速度会发生改变,从而导致光线传播方向的改变。
这种现象称为光的折射。
光的折射遵循斯涅尔定律,即入射角、折射角和两种介质的折射率之间遵循如下关系:n1sinθ1 = n2sinθ2,其中n1和n2分别为两种介质的折射率,θ1和θ2分别为入射角和折射角。
二、光的折射应用光的折射在生活和工业中有着广泛的应用。
其中最常见的就是透镜。
透镜通过改变光线的折射和聚焦,实现了我们眼睛无法达到的视觉效果。
透镜广泛应用于眼镜、相机镜头、显微镜等光学设备中。
此外,光纤通信也是光的折射的一个重要应用。
光纤中的光通过多次折射,实现了光信号的传输。
光纤通信具有传输速度快、带宽大和抗干扰能力强等优势,被广泛应用于通信领域。
三、光的全反射原理当光从一种光密介质射向折射率较小的光疏介质时,入射角大于临界角时,光将发生全反射。
全反射是光的入射角大于临界角时的特殊现象。
在全反射发生时,光线完全被反射回原介质,不会发生折射。
这是因为光从光密介质射向光疏介质时,折射率的变化导致光线无法从介质中逃脱。
四、光的全反射应用光的全反射有许多实际应用。
其中最常见的应用就是光纤通信中的全反射。
光纤通过光的全反射,实现了光信号在光纤中的传输。
当光信号遇到光纤末端的空气或其他介质时,会发生全反射,从而实现了光信号的防止泄露和损失。
在显微镜的高倍视野观察中,也会使用全反射现象。
显微镜下的样品液体通常折射率会较高,并使用透射光观察时易发生散射和模糊。
而利用全反射现象,可以使得光线只通过样品液体的上表面,提高了显微观察的清晰度和准确性。
五、实验方法为了更好地理解光的折射和全反射现象,我们可以通过实验进行验证。
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光的反射、折射、全反射【学习目标】1.通过实例分析掌握光的反射定律与光的折射定律.2.理解折射率的定义及其与光速的关系.3.学会用光的折射、反射定律来处理有关问题.4.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念.5.能判定是否发生全反射,并能分析解决有关问题.6.了解全反射棱镜和光导纤维.7.明确测定玻璃砖的折射率的原理.8.知道测定玻璃砖的折射率的操作步骤.9.会进行实验数据的处理和误差分析.【要点梳理】要点一、光的反射和折射1.光的反射现象和折射现象如图所示,当光线入射AO 到两种介质的分界面上时,一部分光被反射回原来的介质,即反射光线OB ,这种现象叫做光的反射.另一部分光进入第二种介质,并改变了原来的传播方向,即光线OC ,这种现象叫做光的折射现象,光线OC 称为折射光线.折射光线与法线的夹角称为折射角(2θ).2.反射定律反射光线与入射光线、法线处在同一平面内,反射光线与入射光线分别位于法线的两侧;反射角等于入射角.3.折射定律(1)内容:折射光线跟入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧.入射角的正弦跟折射角的正弦成正比.即12sin sin θθ=常数.如图所示.也可以用sin sin i n r=的数学公式表达,n 为比例常数.这就是光的折射定律. (2)对折射定律的理解:①注意光线偏折的方向:如果光线从折射率(1n )小的介质射向折射率(2n )大的介质,折射光线向法线偏折,入射角大于折射角,并且随着入射角的增大(减小)折射角也会增大(减小);如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质,折射光线偏离法线,入射角小于折射角,并且随着入射角的增大(减小)折射角也会增大(减小).②折射光路是可逆的,如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上,光线就会逆着原来的人射光线发生折射,定律中的公式就变为12sin 1sin nθθ=,式中1θ、2θ分别为此时的入射角和折射角. 4.折射率——公式中的n(1)定义.实验表明,光线在不同的介质界面发生折射时.相同入射角的情况下.折射角不同.这意味着定律中的n 值是与介质有关的,表格中的数据,是在光线从真空中射向介质时所测得的n 值,可以看到不同介质的n 值不同,表明n 值与介质的光学性质有关,人们把这种性质称为介质的折射率.实际运用中我们把光从真空斜射人某种介质发生折射时,入射角1θ的正弦跟折射角2θ的正弦之比。
,叫做这种介质的折射率:12sin sin n θθ=. (2)对折射率的理解.①折射率与光速的关系:某种介质的折射率,等于光在真空中的传播速度c 跟光在这种介质中传播速度v 之比,即c n v=,单色光在折射率较大的介质中光速较小. ②折射率n 是反映介质光学性质的物理量,它的大小由介质本身及人射光的频率决定,与入射角、折射角的大小无关,“折射率与sin i 成正比,跟sin r 成反比”的说法和“折射率n 跟光速”成反比的说法是错误的.5.视深问题(1)视深是人眼看透明物质内部某物点时像点离界面的距离.在中学阶段,一般都是沿着界面的法线方向去观察,在计算时,由于入射角很小,折射角也很小,故有:111222sin tan sin tan θθθθθθ≈≈,这是在视深问题中经常用到的几个关系式.(2)当沿竖直方向看水中的物体时,“视深”是实际深度的1n倍,n 为水的折射率. 6.玻璃砖对光的折射常见的玻璃砖有半圆形玻璃砖和长方形玻璃砖.对于半圆形玻璃砖,若光线从半圆面射入,且其方向指向圆心,则其光路图如图甲所示.对于两个折射面相互平行的长方形玻璃砖,其折射光路如图乙所示,光线经过两次折射后,出射光线与入射光线的方向平行,但发生了侧移.物点通过玻璃砖亦可以成虚像.如图丙所示为其示意图.7.折射成像的画法应用折射定律,确定物点发出的任意两条入射光线的折射光线,即可找到折射所成的像.如图所示.8.画光路图应注意的问题(1)光线实际是从哪个物体发出的;(2)是从光密介质向光疏介质传播的还是从光疏介质射向光密介质;(3)必要的时候还需要借助光的可逆性原理;(4)注意作图时一定要规范,光线与法线、光线的反向延长线等应用,实线和虚线区分.9.关于大气层的折射率及光现象——蒙气差地球大气层的密度不均匀,越接近地球,表面密度越大,折射率也越大.光由真空进入空气中时,传播方向只有微小的变化,虽然如此,有时仍然不能不考虑空气的折射效应.图示表示来自一个遥远天体的光穿过地球大气层时被折射的情景.覆盖着地球表面的大气,越接近地表越稠密,折射率也越大.我们可以把地球表面上的大气看做是由折射率不同的许多水平气层组成的.星光从一个气层进入下一个气层时,要折向法线方向.结果,我们看到的这颗星星的位置,比它的实际位置要高一些.这种效应越是接近地平线就越明显.我们看到的靠近地平线的星星的位置,要比它的实际位置高ρ︒.这种效应叫做蒙气差,是天文观测中必须考虑的.要点二、全反射1.光疏介质和光密介质光在各种介质中的传播速度和介质相对真空的折射率都是不相同的.两种介质相比较光在其中传播速度大,而折射率小的介质叫光疏介质;光在其中传播速度小,而折射率大的介质叫光密介质.2.对光疏介质和光密介质的理解(1)光疏介质和光密介质是相对而言的,并没有绝对的意义.例如:水晶(1.55n =)对玻璃(1.5n =)是光密介质,而对金刚石来说( 2.427n =),就是光疏介质.同一种介质到底是光疏介质还是光密介质,是不确定的.(2)光若从光密介质进入光疏介质时,折射角大于入射角;反之,光由光疏介质进入光密介质时,折射角小于入射角.(3)光疏和光密是从介质的光学特性来说的,并不是它的密度大小.例如,酒精的密度比水小,但酒精和水相比酒精是光密介质.(4)光疏介质和光密介质的比较.光疏介质和光密介质的比较表光的速度 折射率 光疏介质大 小 光密介质 小 大要点诠释:光疏介质、光密介质是对确定的两种介质而言的.任何两种透明介质都可以通过比较光在其中速度的大小或折射率的大小来判定谁是光疏介质或光密介质.3.全反射(1)全反射现象. 光由光密介质射向光疏介质时,折射角大于入射角.当入射角增人,反射光增强,折射光减弱,继续增大入射角,当折射角达到90︒时,折射光全部消失,入射光全部被反射回原介质,当入射角再增大时.入射光仍被界面全部反射回原介质,这种现象叫全反射.(2)对全反射的理解.①全反射是光的折射的特殊现象,全反射现象还可以从能量变化角度加以理解.当光线从光密介质射入光疏介质,在入射角逐渐增大的过程中,反射光的能量逐渐增强,折射光的能量逐渐减弱,当入射角等于临界角时,折射光的能量已经减弱为零,发生了全反射.②发生全反射的条件:光线从光密介质射向光疏介质;入射角大于或等于临界角. ③全反射遵循的规律:光由光密介质进入光疏介质发生全反射时,仍然遵守反射定律.有关计算仍依据反射定律进行.4.临界角(1)临界角的定义:折射角为90︒时的入射角称为全反射临界角,简称临界角,用C 表示. 要点诠释:①光从光密介质射向光疏介质时,只要入射角大于或等于临界角C ,一定会发生全反射现象.②一般情况下,光由一种介质到达另一种介质时,光既有反射又有折射,即光的能量有一部分反射回原介质中:而另,一部分则进入其他介质中.发生全反射时,光的能量全部反射回原介质中.(2)临界角C 的表示式:由折射定律知,光由某介质射向真空(或空气)时,若刚好发生全反射,则sin 901sin sin n C C︒==. 所以1sin C n =,即1arcsin C n =.5.应用全反射解决实际问题的基本方法(1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质.(2)若光由光密介质进入光疏介质时,则根据1sin Cn确定临界角,看是否发生全反射.(3)根据题设条件,画出入射角等于临界角的“临界光路”.(4)运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理,运算及变换进行动态分析或定量计算.6.应用全反射解释自然现象(1)对“海市蜃楼”的解释:由于光在空气中的折射和全反射,会在空中出现“海市蜃楼”.在海面平静的日子,站在海滨,有时可以看到远处的空中出现了高楼耸立、街道棋布、山峦重叠等景象.这种景象的出现是有原因的.当大气层比较平静时,空气的密度随温度的升高而减小,对光的折射率也随之减小,海面上空的空气温度比空中低,空气的折射率下层比上层大.我们可以粗略地把空中的大气分成许多水平的空气层,如图所示,下层的折射率较大.远处的景物发出的光线射向空中时,不断被折射,射向折射率较低的上一层的入射角越来越大,当光线的入射角大到临界角时,就会发生全反射现象.光线就会从高空的空气层中通过空气的折射逐渐返回折射率较低的下一层.在地面附近的观察者就可以观察到由空中射来的光线形成的虚像.这就是海市蜃楼的景象.如图所示.(2)对沙漠上、柏油路上的蜃景的解释:在沙漠里也会看到蜃景,太阳照到沙地上,接近沙面的热空气层比上层空气的密度小,折射率也小.从远处物体射向地面的光线,进入折射率小的热空气层时被折射,入射角逐渐增大,也可能发生全反射.人们逆着反射光线看去,就会看到远处物体的倒景(如图),仿佛是从水面反射出来的一样.沙漠里的行人常被这种景象所迷惑,以为前方有水源而奔向前去,但总是可望而不可即.在炎热夏天的柏油马路上,有时也能看到上述现象.贴近热路面附近的空气层同热沙面附近的空气层一样,比上层空气的折射率小.从远处物体射向路面的光线,也可能发生全反射,从远处看去,路面显得格外明亮光滑,就像用水淋过一样.(3)水或玻璃中的气泡为何特别明亮?由图可知,也是光线在气泡的表面发生全反射的结果.7.光纤通信全反射现象在通信中有、重要的作用,光导纤维之所以能传光、传像,就是利用了光的全反射现象,光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝,直径只有1m 100m μμ~.如图所示,它是由内芯和外套两层组成,内芯的折射率大于外套的折射率,光由一端进入,在两层的界面上经多次全反射,从另一端射出.光导纤维可以远距离传播光,光信号又可以转换成电信号,进而变为声音、图像.如果把许多(上万根)此导纤维合成一束,并使两端的纤维按严格相同的次序排列,就可以以传输图像.要点三、测定玻璃砖的折射率1.实验目的(1)明确光通过玻璃时的入射角、折射角.(2)掌握测定玻璃折射率的方法.2.实验原理如图所示abcd 为两面平行的玻璃砖.入射角为1θ和折射角为2θ,据12sin sin n θθ=计算出玻璃的折射率.3.实验器材白纸,图钉,大头针,直尺,铅笔,量角器,平木板,长方形玻璃砖.4.实验步骤及调整安装(1)把白纸用图钉钉在木板上.(2)如图所示,在白纸上画一条直线aa '作为界面,画一条线段AO 作为入射光线,并通过O 点画出界面aa '的法线NN '.(3)把长方形的玻璃砖放在白纸上,使它的一个长边跟aa '对齐,并画出玻璃砖的另一个长边bb '. (4)在AO 线段上竖直的插上两枚大头针12P P 、. (5)在玻璃砖的bb '一侧竖直地插上大头针34P P 、,调整眼睛视线,使3P 能同时挡住1P 和2P 的像,使4P 能挡住P 3本身和1P 和2P 的像.(6)记下34P P 、的位置,移去玻璃砖和大头针,过34P P 、引直线O B ′与bb '交于O ',连接OO ',OO '就是玻璃砖内的折射光线的路径,入射角1AON θ=∠,折射角2O ON θ=∠''. (7)用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的度数.(8)从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值,记入自己设计的表格里.(9)用上面的方法分别求出入射角为15304560︒︒︒︒、、、和75︒时的折射角.查出入射角和折射角的正弦值,把这些数据也记在表格里.(10)算出不同入射角时12sin sin θθ的值.比较一下,看它们是否接近一个常数,求出几次实验中测的12sin sin θθ的平均值,就是玻璃的折射率. 5.注意事项(1)用手拿玻璃砖时,手只能接触玻璃砖的毛面或棱,不能触摸光洁的光学面,严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb '.(2)实验过程中,玻璃砖在纸上的位置不可移动.(3)大头针应竖直地插在白纸上,且玻璃砖每一侧两枚大头针1P 与2P 、P 3与4P 间的距离应大一些,以减少确定光路方向时造成的误差.(4)实验时入射角不宜过小,否则会使测量误差大,也不宜过大,否则在bb '一侧看不到12P P 、的像.(5)由于要多次改变入射角重复实验,所以人射线与出射线要一一对应编号,以免混乱.(6)玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5 cm 以上.若宽度太小,则测量误差较大.6.数据处理及误差分析此实验是通过测量入射角和折射角,然后查数学用表,找出入射角和折射角的正弦值,再代入12sin sin n θθ=中求玻璃的折射率.除运用此方法之外,还有以下处理数据的方法. (1)处理方法一:在找到入射光线和折射光线以后,以入射点O 为圆心,以任意长为半径画圆,分别与AD 交于C 点,与OO '(或OO '的延长线)交于D 点,过C D 、两点分别向N N '作垂线,交N N '于C D 、′′,用直尺量出CC '和DD '的长.如图所示.由于 1'sin CC CO θ=,2'sin DD DOθ=, 而CO DO =,所以折射率:112sin 'sin 'CC n DD θθ==. 重复以上实验,求得各次折射率计算值,然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值. (2)处理方式二:根据折射定律可得 12sin sin n θθ=. 因此有 211sin sin nθθ=. 要点诠释:在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角上,以1sin θ值为横坐标、以2sin θ值为纵坐标,建立直角坐标系,如图所示.描数据点,过数据点连线得一条过原点的直线.求解图线斜率,设斜率为k ,则1k n =,故玻璃砖折射率1n k=. 7.方法推广插针法的作用是找出玻璃砖内的光路,其关键是确定入射点和出射点,而入射点和出射点是利用插针后确定的直线与界面相交而得到的,故实验的关键是插准大头针,画准玻璃砖边界线,而与所选玻璃砖两边平行与否无关.如用半圆形、圆形或三角形玻璃砖,均可测出其折射率,光路如图所示.【典型例题】类型一、光的反射和折射例1.如图所示,光线以入射角1θ从空气射向折射率2n =的玻璃表面.(1)当入射角145θ=︒时,反射光线与折射光线间的夹角θ为多少?(2)当入射角1θ为多少时,反射光线和折射光线垂直?举一反三: 【高清课堂:光的折射、全反射 例2】【变式】为了观察门外情况,有人在门上开一小圆孔,将一块圆柱形玻璃嵌入其中,圆柱体轴线与门面垂直。