北京師范大学大兴附属中学高二物理学教方案--几何光学2013.doc

北京师范大学大兴附属中学高二物理复习资料------几何光学 班级： 姓名： 在图12－1中所示为一复色光束a从介质Ⅰ斜射入介质Ⅱ，在介质Ⅱ中分解为两束单色光b、c，根据图中b、c两束单色光在介质Ⅱ、Ⅲ中的传播情况，请回答下列问题： 图12－1 (1)不同频率的光在同一介质中的折射率不同，由图可以判断b、c两束光在同一种介质中哪束光的折射率较大? (2)当光从一种介质进入另一种介质时有可能发生全反射，由图可以判断，介质Ⅱ的折射率＿＿(选填“大于”、“小于”或“等于”)介质Ⅲ的折射率，光束c在介质Ⅱ与介质Ⅲ的分界面上的入射角＿＿(选填“大于”、“小于”或“等于”)临界角。 (3)根据折射角和入射角的关系可以判断，光束g和光束h＿＿(选填“平行”或“不平行”)。 知识梳理： 1．光的折射现象，光的折射定律： ，如图12－2所示。n可以大于1也可以小于1。 图12－2 2．折射率：光从真空(或空气)斜射进入介质中时： 介质的折射率或，n必定大于1。 3．光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散。 (1)光通过棱镜时将向棱镜的横截面的底边方向偏折如图12－3所示。 图12－3 (2)通过棱镜成像偏向顶点，如图12－4所示。 图12－4 (3)光的色散规律：红光通过棱镜后偏折的程度比其他颜色的光的偏析程度要小，而紫光的偏折程度比其他颜色的光要大。说明透明物质对于波长不同的光的折射率是不同的，波长越长，折射率越小。 4．全反射产生的条件：①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于或等于临界角。 二、重、难点剖析 1．折射定律及折射率 折射定律：折射光线与入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦之比为一常数，即常数。这个常数可以大于1也可以小于1。 折射率：当光从真空射入某种介质时，上式中的比例常数就称为这种介质的折射率。即折射率折射率n一定大于1，它反映了该介质对光的折射本领。 折射率虽然可以用入射角与折射角的关系来表示，但并不随它们而变化，它由介质自身的光学性质来决定。它还表现在光在某种介质中的传播速度v上，即n＝c/v，c为真空中的光速。当光垂直入射到两种介质的界面上时，i＝r＝0，光束不发生偏折，但光速仍变化，是一种特殊的折射现象。 2．全反射现象及应用。光由光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角时，会发生全反射现象。临界角的大小为，可见，某种介质的折射率越大，由它射向真空(或另一种光疏介质)时的临界角越小。 3．色散与折射率。复色光通过棱镜后会发生色散(分解成单色光)。色散现象说明不同色光在同种介质中折射率不同，由红光到紫光，折射率逐渐变大。而光的颜色取决于频率，也就是说不同频率的色光在同种介质中的折射率不同。 1．光的传播 光在同一种均匀介质中沿直线传播。光在真空中的传播速度为c＝3.00×108m/ 反射定律：反射光线跟入射光线和法线在同一平面上；反射光线与入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。 折射定律：折射光线与入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦之比为一常数，即常数。这一常数是一个可以描述介质光学性质的物理量——折射率。 折射率：当光从真空射入某种介质时，上式中的比例常数就称为这种介质的折射率，即折射率。研究表明，某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即。 全反射：光由光密介质射向光疏介质，且入射角等于或大于临界角时，会发生全反射现象。当光由介质射向真空或空气时，临界角的大小为。 【练习】 如图12－6所示，MN为置于水中的平面镜，呈水平状态，一束白光从空气垂直于水面射到平面镜的O点上，已知红光和紫光在水与空气界面发生全反射的临界角分别为??和??，现让平面镜以O点为轴沿顺时针方向转动，为使光束不从水面射出，转过的角度不能小于多少?( ) 图12－6 A． B． C． D． 分析：如图12－7，当平面镜转过θ?时，反射光线与入射光线的夹角为2θ?，若2θ?不小于光在水中的临界角，则光线会发生全反射，不能射出水面。白光中各种频率的色光在水中的折射率不同，发生全反射的临界角也不同，其中红光的临界角最大，而紫光的最小。为保证各种色光都不射出，应使2θ?≥??，即θ?≥??/2。 图12－7 解答：选项A正确。 说明：本题将全反射和色散规律结合在一起。全反射现象中最关键的一条光线是入射角等于临界角，即恰能发生全反射时的入射光线。如果题意是希望发生全反射，那末它应是所有光线中最不易发生全反射的那条；如果题意相反，那末它