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光的折射

知识点：光的折射

一、折射定律

1．光的反射

(1)反射现象：光从第1种射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质的现象．

(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．

2．光的折射

(1)折射现象：光从第1种射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光会进入第2种介质的现象．

折射定律

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，即＝n12(式中n12是比例常数)．

在光的折射现象中，光路是可逆的．

二、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，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，即n＝.

2．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与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝.

3．理解

由于c＞v，故任何介质的折射率n都大于(填“大于”“小于”或“等于”)1.

技巧点拨

一、折射定律

1．光的折射

(1)光的方向：光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方向要发生变化．

(2)光的传播速度：由v＝知，光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定发生变化．

注意：当光垂直界面入射时，光的传播方向不变，但这种情形也属于折射，光的传播速度仍要发生变化．

(3)入射角与折射角的大小关系：当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时，入射角大于折射角，当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，入射角小于折射角．

2．折射定律的应用

解决光的折射问题的基本思路：

(1)根据题意画出正确的光路图．

(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角．

(3)利用折射定律n＝、折射率与光速的关系n＝列方程，结合数学三角函数的关系进行运算．

二、折射率

1．对折射率的理解

(1)折射率

n＝，θ1为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而θ2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角．

(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和光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关，与介质的密度没有必然联系．

2．折射率与光速的关系：n＝

(1)光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率n都大于1.

(2)某种介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越小．

例题精练

(德州二模)竖直放置的三棱镜的横截面为一个直角三角形，其中∠A=60°，直角边AB的长度为L。足够长的竖直放置的光屏与三棱镜AB边的距离也为L。图中O点位于C点的正上方，且与A点等高。现有一光源从O点由静止开始自由落体运动，若光源下落过程中射出的单色光线始终水平向左，仅考虑从AB边射出的光线，那么照射到屏上的光点首先会向下做匀变速直线运动。已知棱镜的折射率为n,重力加速度大小为g,那么照射到屏上的光点向下做匀变速直线运动的加速度大小为。

为了求解这个问题，我们需要应用物理学中的自由落体运动和匀变速直线运动的知识。首先，我们可以利用自由落体的公式计算出光源下落的时间t:

h=1/2*g*t^2

其中h表示光源下落的高度，g表示重力加速度的大小，t表示光源下落的时间。由于题目中已知h=L和g=9.8m/s^2,我们可以解得：

t=L/(2*g)=L/(2*9.8)≈0.204秒

接下来，我们需要考虑光子从光源射出后沿水平方向向左传播的过程。根据三角函数的知识，我们可以得到光子在AB边射出的角度B:

B=180°-∠A=120°

然后，我们可以使用正弦定理来计算光子在AB边射出的长度L:

L=AB*sin(B)=L*sin(120°)≈L*0.342

最后，我们可以根据匀变速直线运动的公式计算出照射到屏上的光点向下做匀变速直线运动的加速度大小a:

a=(vf-vi)/Δt=(L/t-L/t)/Δt=(L-L)/(L*t)≈(0.342L-L)/(0.204L*L)≈1.45m/s^2

因此，照射到屏上的光点向下做匀变速直线运动的加速度大小约为1.45m/s^2。

A．g B．g C．g D．2g

2．（济宁期末）频率不同的两束单色光1和2均以45°角从同一点射入一厚玻璃砖，其光路如图所示。下列说法正确的是（）

A．在玻璃砖中单色光1的波长大于单色光2的波长

B．在玻璃砖中单色光1的传播速度小于单色光2的传播速度

C．光从玻璃砖射向空气发生全反射时，单色光1的临界角大于单色光2的临界