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北 京 四 中 年 级：高 三 科 目：物 理 期数：0104 编稿老师：曹树元 审稿老师：曹树元 录入：申容 [本周教学内容]： 一、光的折射定律、折射率： （一）在两种介质的分界面上入射光线、反射光线、折射光线的能量分配。 近法线折射 光中可逆→ 远法线折射 （二）经历了1500年才得到完善的定律。 1、历史发展：公元二世纪古希腊天文学家托勒密（100-170）通过实验得到： （1）三线共面（2）法线居中（3）ri 德国物理学家开普勒也做了研究。 光从空气进入某种玻璃的入射角折射角间的实验结果： 空气入射角i(o) 玻璃折射角r(o) i/r sini/sinr 10 6.7 1.50 1.49 12 13.3 1.50 1.49 30 19.6 1.53 1.49 40 25.2 1.59 1.51 50 30.7 1.63 1.50 60 35.1 1.67 1.51 70 38.6 1.81 1.50 80 40.6 1.97 1.51 2、折射定律：最终由荷兰科学家斯涅耳（1580-1626年）发现（1621年）。 =常数由介质决定 （三）折射率n，描述物质的光学性质，决定于物质本身。 物质的性质：密度，比热，电阻率，介电常数，折射率。 物体的性质：质量 n真空=1，n空气=1， n=（量度式）无单位， i—在真空气中光线与法线的夹角， r—在介质中光线与法线的夹角。 记住： n水=1.33=, n玻璃=1.5=. （四）介质的折射率与光速的关系（n的决定式） 实验研究表明：n=（c光在真空中的速度，v光在介质中的速度） 诱导公式：n1v1=n2v2=n3v3=C nsini1=n2sini2=nsini3 （五）光密媒质和光疏媒质。（相对性） 玻璃、水、空气的折射率关系为 n玻璃n水n空气. 水对玻璃而言是光疏媒质，对空气则是光密媒质。 （六）测折射率的方法： 1、插针法 2、折射 直进 3、反射、折射 二、全反射 （一）全反射现象： 光全部反回到原介质中传播的现象叫全反射现象。 （二）发生全反射的条件： 1、光密媒质和光疏媒质 对于两种媒质来说，光在其中传播速度较小（大）的绝对折射率较大（小）的媒质叫光密（疏）媒质。 2、临界角C：折射角等于900时的入射角叫做临界角。 3、发生全反射的条件： （1）光从光密媒质进入光疏媒质。 （2）入射角大于临界角。 *入射角等于临界角时也发生了全反射，但也有极弱的光向界面折射，通常不讨论临界情况，而发生全反射的条件写为(iC)。 三、棱镜 1、光具：通过其作用可以改变光线（的传播方向或速度）的性质。 2、棱镜：用透明的材料制成的多面体，叫棱镜（广义） （一）三棱镜及其分类：主截面：过顶点垂直于底面的截面。 1、定义：用透明材料制成的截面为三角形的棱镜叫三棱镜，简称棱镜（狭义）。 2、分类：等边、等腰、等腰直角。 （二）三棱镜对光线的作用： α为顶角； θ为偏折（向）角； （不是折射角） AB、AC为侧面，BC为底面 1、光线通过棱镜时，向底面偏折； 2、偏折角 θ=（∠1-∠2）+（∠4-∠3） ∠2+∠3=α θ=∠1+∠4-α, 若∠1不变n↗∠2↙∠3↗∠4↗θ↗，偏折角与入射角，顶角和棱镜材料的折射率有关。对同一个棱镜，同一束光来说，n越大，偏折角越大。 3、棱镜成像： 通过三棱镜观察物体时，其虚像（对实物来说）向顶角偏移。 说明：（1）顶角和底面均相对于入射光线而言，如右图，顶角为C。 （2）现在讨论的三棱镜其材料的折射率是大于周围空间材料的折射率。 若用有机玻璃制成三棱空气浸入水中形成的三棱镜，上述讨论的规律结论就都反了。 （三）全反射三棱镜 倒立的虚像 平面镜镀水银吸收10%的能量，而三棱镜吸收的很少。 （四）复色光和单色光、色散 1、单色光：一种颜色的光，单一频率（小频带） 2、复色光：由多种单色光组成。 演示：光的色散，红光偏折射角小，紫光偏折角大。 3、色散：把复色分解为单色光叫光的色散。 4、光谱：不同的光按规律排列而成的图。 分光镜中主要元件是三棱镜。 （五）为什么会产生色散？ n水=1.33=为平均值，实际n紫n红，v紫v红。 n=为决定式（不加说明时视为单色光不考虑色散） 近处投影未发散开，不能得到光谱。 在真空中，任何光的折射率和光速均相同，在其他介质中紫光的折射率大，光速小。 [例题分析]： 例1，光在某介质中的传播速度是2.122×108m/s，当光线以300入射角，由该介质射入空气时，折射角为______。 利用光路可逆，=n(1), n=(2).