考物理-复习方案-第3讲 光的折射 全反射.doc

光的折射和折射率 1．折射现象 光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象。 2．折射定律 图12－3－1 (1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。 (2)表达式：n12＝，式中n12是比例常数。 (3)在光的折射现象中，光路是可逆的。 3．折射率 (1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。用符号n表示。 (2)表示式：n＝。 (3)物理意义：折射率是表示光线从一种介质进入另一种介质时，发生偏折程度的物理量，与入射角θ1及折射角θ2大小无关。 (4)折射率和光速的关系：折射率和光在介质中传播的速度有关，当c为真空中光速，v为介质中光速时，n＝。 式中c＝3×108 m/s，n为介质的折射率，总大于1，故光在介质中的传播速度必小于真空中的光速。 4．光密介质和光疏介质 (1)两种介质相比较，折射率较大的介质叫做光密介质，折射率较小的介质叫做光疏介质。 (2)光密介质和光疏介质是相对的，同种介质相对不同的介质可能是光密介质，也可能是光疏介质。 对折射率的理解 (1)公式n＝中，不论是光从真空射入介质，还是由介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角。 (2)折射率由介质本身的性质决定，与入射角的大小无关。 (3)折射率与介质的密度没关系，光密介质不是指密度大的介质。 (4)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关，同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。 1. (2012·泉州测试)如图12－3－2所示，MN是一条通过透明球体球心的直线。一单色细光束AB平行于MN射向球体，B为入射点，若出射光线CD与MN的交点P到球心O的距离是球半径的 倍，且与MN所成的角α＝30°。求：透明球体的折射率。 图12－3－2 解析：连接OB、BC、OC，如图所示。在B点光线的入射角、折射角分别标为i、r， OCP中：有＝ 解得：OCP＝120°(60°舍去) 进而可得：COP＝30°，i＝60 ° 又BOC＝180°－i－COP＝90° 故r＝45° 因此，透明球体的折射率n＝＝＝。 答案： 全反射和光的色散 1．全反射 (1)发生条件：光从光密介质射入光疏介质； 入射角大于或等于临界角。 (2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光。 (3)临界角：折射角等于90°时的入射角，用C表示，sin C＝。 (4)应用：全反射棱镜；光导纤维，如图12－3－3所示。 图12－3－3 2．光的色散 图12－3－4 (1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。 (2)成因：由于n红n紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同，就是说紫光偏折得更明显些，当它们射出另一个界面时，紫光的偏折角大，红光偏折角小。 1．全反射的理解 (1)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。 (2)光的全反射现象遵循光的反射定律，光路是可逆的。 (3)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了。 (3)全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，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，这时就发生了全反射。 2．全反射的有关现象及应用 (1)海水浪花呈白色、玻璃(水)中气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起来“水淋淋”的、海市蜃楼、钻石的夺目光彩、水下灯照不到整个水面、全反射棱镜等。 (2)光导纤维 结构：简称光纤，是一种透明的玻璃纤维丝，直径在几微米到一百微米之间，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，即内芯是光密介质，外套是光疏介质。 原理：光在光纤的内芯中传播，每次射到内、外层的界面上时，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。 3．各种色光的比较 颜色 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 频率ν 低―→高 同一介质中的折射率 小―→大 同一介质中速度 大―→小 波长 大―→小 临界角 大―→小 通过棱镜的偏折角 小―→大 2．一束光从空气射入折射率n＝ 的某种玻璃的表面，则(　　) A．当入射角大于45°时，会发生全反射现象 B．无论入射角多大，折射角都不会超过45° C．欲使折射角等于30°，应以45°角入射 D．当入射角等于arctan时，反射光线恰好跟折射光线垂直 解析：选BCD　由于光线从光疏介质射入光密介质，不可能产生全反射现象，故A错误；