折射与全反射

《光学》几何光学物理光学反射，折射全反射色散光的波动性光的粒子性干涉衍射偏振光电效应1、光在同一种均匀介质中沿直线传播.2、光能在真空中传播,各种不同频率的光在真空中传播速度都相同,都等于光速.一、光的直线传播3、光在介质中传播的速度小于光速４、光的直线传播的应用:小孔成像；影子；日食；月食等光在介质中传播的速度与折射率n有关(即与介质和光的频率有关)注意：所有几何光学中的光路都是可逆的.二、光的反射1.定义：2.光的反射定律：3.反射的分类：镜面反射、漫反射三、平面镜成像的特点等大对称、正立虚像、左右互换反射光线的延长线交于像点例、（04全国）图中M是竖直放置的平面镜，镜离地面的距离可调节。甲、乙二人站在镜前，乙离镜的距离为甲离镜的距离的2倍，如图所示。二人略错开，以便甲能看到乙的像。以l表示镜的长度，h表示乙的身高，为使甲能看到镜中乙的全身像，l的最小值为（）

A．

B．C．D．hA例：内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一半径为R的黑球，距球心为2R处有一点光源S，球心O和光源S皆在圆筒轴线上，如图所示．若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收，则筒的内半径r最大为多少？四、光的折射1.定义：光线从一种介质进入另一种介质时，

发生改变的现象叫做光的折射现象.2.折射定律：折射光线与

、

处在同一平面内；折射光线与入射光线分别位于______的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成

.传播方向入射光线法线法线正比3、折射率1）定义：光从真空射入某种介质中时，入射角和折射角的正弦值之比，叫做这种介质的折射率sinisinrn=定义式：2）另一种定义方法：某介质的折射率，等于光在真空中的速度C与光在介质中的速度之比：4、对折射率的几点说明1）折射率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.2）折射率反映介质对光的偏折能力的大小折射定律的推广式：光从一种介质（n1）到另一种介质(n2),折射定律可表示为：3）★平行玻璃砖对光线的偏折光线通过玻璃砖后，出射光线方向与入射光线平行，但有侧移。irΔx(侧移量)d例.一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上,经两次折射后从玻璃板另一个表面射出,出射光线相对于入射光线侧移了一段距离.在下列情况下,出射光线侧移距离最大的是()A.红光以30°的入射角入射B.红光以45°的入射角入射C.紫光以30°的入射角入射D.紫光以45°的入射角入射D★平行玻璃砖对光线的偏折例：如图所示，一透明塑料棒的折射率为n,光线由棒的一端面射入,若要求所有的入射光都不会从上下侧面出射,对n有何要求?练习:如图为一立方体玻璃砖,折射率为,放在空气中一束平行光从立方体的上表面斜射进来,入射角α<900,然后它投射到左端侧面,则:A、无论α角多大，该光线都能从这个侧面射出B、无论α角多大，该光线都不能从这个侧面射出C、只有α<450时，该光线才不能这个侧面射出D、只有α>450时，该光线才不能这个侧面射出B利用光的折射解释实际问题现象一：“视深变浅”，从空气中看水中物体，物体比实际的深度要浅★垂直往下看时，h′=h／n空气水界面AA'现象二：从水中看水面上的物体，物体比实际的高度要高；现象三、大气对光线的折射:现象：1）天上的星星、太阳比实际高度要高2）日出提前，日落延后n大n小n中★有大气层与无大气层相比三、全反射当光从光密介质进入光疏介质时,折射角大于入射角当入射角增大到某一角度时,折射角会达到900,此时折射光完全消失，即全反射。全反射临界角：（1）光从光密介质射向光疏介质，当折射角变为90°时的入射角叫临界角；（2）光从折射率为n的介质射向真空时临界角的计算公式:产生全反射的条件：（1）光必须从光密介质射向光疏介质；（2）入射角必须等于或大于临界角．在两种介质的分界面上一般有反射还有折射，但一旦满足全反射的条件，则只有反射没有折射全反射的应用：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之间，n内芯>n外套,在内芯和外套的界面上发生全反射，如图所示设光以入射角＝600从空气入射到光导纤维的左端，内芯的折射率为n1=1.73，外套的折射率为n2=1.5，且光导纤维的长度为Ｌ，问信号从一端到另一端的时间为多少？(光在真空中的速度为Ｃ)例:如图所示，ABC是由折射率为的某种透明物质制成的直角三棱镜的横截面，∠A=30°,一束光线在纸面内从AB的中点O射入棱镜，光线与AB面间的夹角为α.

若不考虑光在AB面和BC面上的反射.（1）若α=45°，请作出光路图并标明相应的角度；（2）要使射入O点的光线能从AC面射出，夹角α(0°<α<90°)应满足什么条件？（结果可用反三角函数表示）【例】如图5所示，用折射率n=

的玻璃做成一个外径为R的半球形空心球壳.一束与O′O平行的平行光射向此半球的外表面，若让一个半径为的圆形遮光板的圆心过O′O轴，并且垂直该轴放置.则球壳内部恰好没有光线射入，问：（1）临界光线射入球壳时的折射角θ2为多大？（2）球壳的内径R′为多少？图5例．一个均匀的透明圆柱体切成横截面如图所示的柱体，一束平行光从空气垂直AB平面射入（不考虑二次反射），则：A．II部分光线一定能全部射出B．II部分光线能否全部射出与透明体的折射率有关C．I、III两部分光线一定能全部射出D．I、III两部分光线能否全部射出与透明体的折射率有关BC结论：光线从玻璃球一侧射入一定能从另一侧射出例.

如图示，一束平行光照射在半径为R的半圆柱形玻璃砖的圆柱面上，光线a是与一条半径重合的光线，该光线照射到圆心O点与直径AB夹角为45°，且刚好发生全反射．请作图并确定出光线能从AB面射出的范围．

aOAB45°解:

画出光路图如图示:a左侧的光线在AB面发生全反射，从圆弧面上射出；aOABa右侧的光线在AB面不发生全反射，直接从AB面射出；aOABCb45°跟圆弧面相切的光线b，入射角为90°，沿垂直AB面的方向射出。OC为光线射出的范围第三讲折射中的的色散i1r1r2i2θ四、光线通过棱镜（1）光线通过三棱镜向底面偏折，通过三棱镜所成的像向顶角偏移。（2）在入射角一定的情况下，折射率越大，偏折角越大。（3）白光通过三棱镜后产生色散现象。（4）全反射棱镜。δ改变180度改变90度方向不改变五、光的色散１、成因分析：同种介质对不同色光的折射率不同。（不同色光在介质中传播的速度不同）２、光的色散的规律：红紫★结论：频率大，折射率大，偏转角大白光例1:如图所示，OO′是半圆柱形对称面与纸面的交线．在图内有两束与OO′平行且距OO′距离相等的单色光A和B，从玻璃砖射出后相交于OO′的下方的P点．由此可以得出的结论是 []A．A光在玻璃砖中的速度比B光在玻璃砖中的速度小B．玻璃砖对A光的折射率比对B光的折射率小C．在空气中，A光的波长比B光的波长短D．B光光子的能量比A光光子的能量小ACDO′OPBA如图，a和b都是厚度均匀的平玻璃板，它们之间的夹角为φ，一细光束以入射角θ从P点射入，θ＞φ，已知此光束由红光和蓝光组成，则当光束透过b板后（