2025年中考物理一轮复习 第四讲 透镜及其应用知识梳理.docxVIP

第四讲透镜及其应用知识梳理

思维导图

知识梳理

一、光的折射定律

光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变，这种现象就叫做光的折射.

对于两种媒质来说，光在其中速度较大的叫光疏媒质，速度较小的叫做光密媒质.如水和玻璃相比较，水中的光速约是真空中光速34?，玻璃中的光速约是真空中光2

光的折射定律可表述为：

①折射光线、入射光线和法线在同一平面内，即“三线共面”;

②折射光线、入射光线分居法线两侧，即“法线居中”；

③光从光疏媒质斜射到光密媒质中，折射角小于入射角；光从光密媒质斜射到光疏媒质中，折射角大于入射角.

※A.当光从一种介质垂直射入另一种介质时，传播方向不改变.

B.光在折射时，光路是可逆的.

二、折射率

当光由第一媒质(折射率n?)射入第二媒质(折射率n?)时，在平滑界面上，部分光由第一媒质进入第二媒质后即发生折射.

入射角i的正弦和折射角r的正弦的比值，对折射率一定的两种媒质来说是一个常数，即：n=

此定律是几何光学的基本实验定律.它适用于均匀的各种同性的媒质.

其中n称为第二种媒质对第一种媒质相对折射率.对于同一媒质来说，这个常数是一定的，对于不同媒质来说是不同的.它跟媒质有关，是反映媒质光学性质的物理量.

光从真空斜射入某种媒质的折射率，叫做这种媒质的绝对折射率，它等于光在真空中的速度跟光在这种媒质里的速度之比.即：n=c

因为光在真空中的速度最大，所以媒质的绝对折射率都大于1.所以n=

平行玻璃板：光斜射到平行厚玻璃板的上表面时，会发生折射，因为光是从空气射到玻璃，折射角小于入射角，折射光线靠拢法线，进入到玻璃的光线O?O?对于玻璃的下表面来说是入射光线，当它在玻璃的下表面发生折射时，光是从玻璃射向空气，因此折射角大于入射角，折射光线偏离法线.又从光路的可逆性得知：∠2=∠1，这就是说从玻璃下表面射出的光线，它的传播方向不变，但发生了一段侧移d.不难看出，玻璃板越厚，侧移越大，如图.发光点S放在玻璃板前，在玻璃板的另一侧可以看到它的虚像，如图，从图中可知，它的像离我们近了.

三、全反射现象

光从光密媒质射入光疏媒质时，折射角大于入射角.以光从玻璃射入空气为例，一部分光线从直边折射到空气中，一部分光线反射回玻璃.逐渐增大光线的入射角，折射光线离法线将会越来越远，而且折射光线越来越弱，反射光线越来越强.当入射角增大到某一角度时，折射光线消失，只剩下反射光线，光全部反射回玻璃中，这种现象叫做全反射.

还可以从能量的观点来研究这个问题.上图是光线从玻璃射入空气中，折射光线和反射光线的能量分配随入射角变化的情况.从图中可以看到，当入射角等于42°时，折射角等于90°，实际上折射光线的能量为零，也就是说，此时已不存在沿界面的折射光线，入射光线的能量全部反射回玻璃.

利用光的折射定律，可以求出各种媒质对空气(或真空)的临界角.如果用C表示临界角，n表示媒质的折射率，那么，由于空气对该媒质的折射率等17?，所sinCsin90°

因此，已知媒质的折射率，利用上式就可以求出这种媒质对空气(或真空)的临界角.

因此发生全反射的条件是：

①光从光密媒质射向光疏媒质；

②入射角等于或大于临界角.

水对空气的临界角是49°，各种玻璃对空气的临界角是30°~42°.

全反射棱镜：是一种特殊的棱镜，横截面是等腰直角三角形，应用范围很广泛.当光线垂直射到它的一条直角边时，进入棱镜的光线会在它的斜边发生全反射，当光线从另一条直角边射出时，出射光线跟入射光线垂直，如图由于全反射棱镜能够把入射光线的能量全部反射出去，并且使光线方向改变了90°，所以精密的光学仪器中都用它来代替平面镜.

几种典型的使用方法如图所示：

光导纤维：实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到一百微米左右，由内芯和外套两层组成.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射.

四、光的色散

三棱镜：用玻璃制成的、横截面为三角形的光学器件，叫做三棱镜，简称棱镜，如下图，它是利用光的折射工作的.一条光线从棱镜的一个侧面射入，根据光的折射规律，光线从它的另一个侧面射出来的时候，方向发生了明显的改变，图中∠A是棱镜的顶角，BC是它的底面，通过棱镜的光线向它的底面偏折.图中是棱镜成物体的像的情况，物体通过棱镜成虚像，像是向着棱镜的顶角偏移的.

不同的单色光通过棱镜时偏折的程度是不同的.红光的偏折程度最小，紫光的偏折程度最大，所以通过棱镜的折射，太阳光可以分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种单色光.

五、透镜

1.透镜分为凸透镜和凹透镜

凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜称为凸透镜.

凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜称为凹透镜.

凸透镜

凹透镜

双凸透镜

平凸透镜

弯月形凸透镜

双凹透镜

平凹