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光的折射 全反射 棱镜 余楚东 一、一周知识概述 1、折射现象 　　（1）发生在两种媒质的分界面上； 2）在分界面上下媒质的导光特性不相同。 2、光的折射定律 i 的正弦跟折射角 r 的正弦成正比，或 = n ，如图所示，式中 n 为比例常数，其大小反映了媒质 Ⅱ Ⅰ 的入射光折射的厉害程度。这就是光的折射定律，也叫斯涅尔定律． 、反射角 、折射角的概念，它们分别是入射光线 、反射光线 、折射光线与法线的夹角．抓住定律的核心，了解它反映的是入射光线 、折射光线和法线的空间关系． （1）折射现象发生在光线从一种媒质进入另一种媒质时，但传播方向的改变却不是一定发生，如入射角为零度时，传播方向不发生改变． 2）注意光线偏折的方向：如果光线从折射率（n）小的媒质射向折射率（n）大的媒质，折射光线向靠近法线的方向偏折，故常称近法线折射。发生近法线折射时入射角大于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）；如图所示． （3）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入射光线发生折射，定律中的公式就变为 r 、i 分别为此时的入射角和折射角 、折射光线 、法线中的任意两条，根据折射定律，就可以确定另一条的空间位置，但在这里一般只是粗略定性地确定。 3、光密介质与光疏介质 n 较大（即光速 v 较小）的介质称光密介质．光从光密介质斜射入光疏介质中时，折射角大于入射角． （1）从一种介质进入另一介质时，频率保持不变，光速和波长都发生变化． 2）同种介质中，频率较高（速度较小）的色光的折射率较大． 3）光的颜色与光的频率有关． 4、临界角 C时，折射光线消失，发生了全反射现象．角度C就被称为临界角．临界角与折射率的关系是 5、全反射现象与光的能量分配 1．33），当入射角较小的时候，比如为 i＝30° 时，它的折射角为r＝arcsin(sin 30°×1．33) ＝41．7°，这时不仅有折射光，还有反射光，若不考虑水对光能的吸收，光能的分布情况为 E E反射 + E折射 ，随着入射角的逐渐增大，折射光线越来越弱，而反射光线越来越强，直到当入射角达到 i = 48.6° 时，折射光线消失，只有反射光线的现象，这种现象叫全反射现象，发生全反射时能量关系变为E反射 ＝E入射。 6、发生全反射的条件为： 1）光从光密介质射向光疏介质； 2）入射角i＞临界角C，sin C ＝ 7、棱镜对光线传播方向的改变 、五边 形、六边形……的多棱柱镜． 　　（1）光线通过棱镜的光路图的建立，如图所示． 2）棱镜的成像光路图的画法，如图所示． 3）偏向角的确定及影响它的大小的因素，如（1）中的画法． 8、全反射棱镜 (A)(B)(C)所示 9、光的色散 　　同一棱镜对红光的折射率略比对紫光的折射率要小，红光偏折的程度最小，紫光最大． 　　根据折射率与传播速度的关系，可知红光在介质中的传播速度比紫光在同一介质中的传播速度要大． 　　其他色光在同一介质中折射率和传播速度的大小均介于红光和紫光之间，排列顺序如图所示 二、例题解析 例1、ab 两束不同的单色光平行从空气射入水中，发生如图所示的折射，则下述结论正确的是（ ） A．水对光束 a 的折射率较大 B．水中光束 b 的光速较小 C．光束 a 可能为红光， b 可能为紫光 D．光束 a 可能为紫光， b 可能为红光 [解析] 2、站在岸边的人垂直于水面观察水底，看到水底变浅了，利用折射定律计算看到的水池底的深度。 [解析] 3、如图所示，一条光线垂直射到一等腰直角三棱镜的 AB面，若要求光线在 BC 面上发生全反射，该棱镜的折射率至少应为多少? [解析] 4、半径为 R 的半圆形玻璃砖，横截面如图所示， 0 为圆心，已知玻璃的折射率为 45° ．一束与 MN 平面成 45° MN 平面上射出，求能从 MN 射出的光束的宽度为多少? [解析] 5、ABCD 是一个相对空气的临界角 θ＜ 30° 的透明介质做成的四棱柱镜，图为它的横截面，∠A ＝ ∠C ＝ 90°，∠B = 60° ，AB ＞ BC，现有平行光垂直入射到 AB 面上，若每个面上的反射都不容忽略，求出射光线． 1）画出所有的典型光线从入射到射出的光路图． 2）简要说明所画光路的依据，并说明每条典型光线只可能从棱镜表面的哪部分射出?