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1、第2課
散 光的折射、全反射
一、光的折射
1．折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象．
2．折射定律：折射光線、入射光線跟法線在同一平面內(nèi)，折射光線、入射光線分居法線兩側(cè)，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．
3．在折射現(xiàn)象中光路是可逆的．
二、折射率
1．定義：光從真空射入某種介質(zhì),入射角的正弦跟折射角的正弦之比,叫做介質(zhì)的折射率．注意：指光從真空射入介質(zhì)．
2．公式：n=sini/sinγ，折射率總大于1．即n＞1．
3.各種色光性質(zhì)比較：紅光的n最小，ν最小，在同種介質(zhì)中（除真空外）v最大，λ最大，從同種介質(zhì)射向真空時全反射的
2、臨界角C最大，以相同入射角在介質(zhì)間發(fā)生折射時的偏折角最小（注意區(qū)分偏折角和折射角）。
4．兩種介質(zhì)相比較，折射率較大的叫光密介質(zhì)，折射率較小的叫光疏介質(zhì)．
三、全反射
1．全反射現(xiàn)象：光照射到兩種介質(zhì)界面上時，光線全部被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象．
2．全反射條件：光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于或等于臨界角．
3．臨界角公式：光線從某種介質(zhì)射向真空（或空氣）時的臨界角為C，則sinC=1/n=v/c
四、棱鏡與光的色散
1.棱鏡對光的偏折作用
一般所說的棱鏡都是用光密介質(zhì)制作的。入射光線經(jīng)三棱鏡兩次折射后，射出方向與入射方向相比，向底邊偏折。
(若棱鏡的折射率比棱鏡外介質(zhì)小
3、則結(jié)論相反。)
作圖時盡量利用對稱性(把棱鏡中的光線畫成與底邊平行)。
由于各種色光的折射率不同，因此一束白光經(jīng)三棱鏡折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏上形成七色光帶（稱光譜）（紅光偏折最小，紫光偏折最大。）在同一介質(zhì)中，七色光與下面幾個物理量的對應(yīng)關(guān)系如表所示。
光學中的一個現(xiàn)象一串結(jié)論
色散現(xiàn)象
n
v
λ(波動性)
衍射
C臨
干涉間距
γ(粒子性)
E光子
光電效應(yīng)
紅
黃
紫
小
大
大
小
大 (明顯)
小 (不明顯)
容易
難
小
大
大
小
小 (不明顯)
大 (明顯)
小
大
難
4、
易
結(jié)論：(1)折射率n、；
(2)全反射的臨界角C；
(3)同一介質(zhì)中的傳播速率v；
(4)在平行玻璃塊的側(cè)移△x
(5)光的頻率γ,頻率大,粒子性明顯.；
(6)光子的能量E=hγ則光子的能量越大。越容易產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象
(7)在真空中光的波長λ,波長大波動性顯著；
(8)在相同的情況下，雙縫干涉條紋間距x越來越窄
(9)在相同的情況下，衍射現(xiàn)象越來越不明顯
2.全反射棱鏡
橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡。選擇適當?shù)娜肷潼c，可以使入射光線經(jīng)過全反射棱鏡的作用在射出后偏轉(zhuǎn)90o（右圖1）或180o（右圖2）。要特別注意兩種用法中光線在哪個表面發(fā)
5、生全反射。
3.玻璃磚
所謂玻璃磚一般指橫截面為矩形的棱柱。當光線從上表面入射，從下表面射出時，其特點是：
⑴射出光線和入射光線平行；
⑵各種色光在第一次入射后就發(fā)生色散；
⑶射出光線的側(cè)移和折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關(guān)；
⑷可利用玻璃磚測定玻璃的折射率。
4.光導(dǎo)纖維
全反射的一個重要應(yīng)用就是用于光導(dǎo)纖維（簡稱光纖）。光纖有內(nèi)、外兩層材料，其中內(nèi)層是光密介質(zhì)，外層是光疏介質(zhì)。光在光纖中傳播時，每次射到內(nèi)、外兩層材料的界面，都要求入射角大于臨界角，從而發(fā)生全反射。這樣使從一個端面入射的光，經(jīng)過多次全反射能夠沒有損失地全部從另一個端面射出。
五、各光學元件對光路的控制特征
6、
(1)光束經(jīng)平面鏡反射后，其會聚（或發(fā)散）的程度將不發(fā)生改變。這正是反射定律中“反射角等于入射角”及平面鏡的反射面是“平面”所共同決定的。
(2)光束射向三棱鏡，經(jīng)前、后表面兩次折射后，其傳播光路變化的特征是：向著底邊偏折，若光束由復(fù)色光組成，由于不同色光偏折的程度不同，將發(fā)生所謂的色散現(xiàn)象。
(3)光束射向前、后表面平行的透明玻璃磚，經(jīng)前、后表面兩次折射后，其傳播光路變化的特征是；傳播方向不變，只產(chǎn)生一個側(cè)移。
(4)光束射向透鏡，經(jīng)前、后表面兩次折射后，其傳播光路變化的特征是：凸透鏡使光束會聚，凹透鏡使光束發(fā)散。
六、各光學鏡的成像特征
物點發(fā)出的發(fā)散光束照射到鏡面上并經(jīng)反射或
7、折射后，如會聚于一點，則該點即為物點經(jīng)鏡面所成的實像點；如發(fā)散，則其反向延長后的會聚點即為物點經(jīng)鏡面所成的虛像點。因此，判斷某光學鏡是否能成實（虛）像，關(guān)鍵看發(fā)散光束經(jīng)該光學鏡的反射或折射后是否能變?yōu)闀酃馐赡苋詾榘l(fā)散光束）。
（1）平面鏡的反射不能改變物點發(fā)出的發(fā)散光束的發(fā)散程度，所以只能在異側(cè)成等等大的、正立的虛像。
（2）凹透鏡的折射只能使物點發(fā)出的發(fā)散光束的發(fā)散程度提高，所以只能在同側(cè)成縮小的、正立的虛像。
（3）凸透鏡折射既能使物點發(fā)出的發(fā)散光束仍然發(fā)散,又能使物點發(fā)出發(fā)散光束變?yōu)榫酃馐?所以它既能成虛像,又能成實像。
七、幾何光學中的光路問題
幾何光學是借用“幾何”知
8、識來研究光的傳播問題的，而光的傳播路線又是由光的基本傳播規(guī)律來確定。所以，對于幾何光學問題，只要能夠畫出光路圖，剩下的就只是“幾何問題”了。而幾何光學中的光路通常有如下兩類：
（1）“成像光路”——一般來說畫光路應(yīng)依據(jù)光的傳播規(guī)律，但對成像光路來說，特別是對薄透鏡的成像光路來說，則是依據(jù)三條特殊光線來完成的。這三條特殊光線通常是指：平行于主軸的光線經(jīng)透鏡后必過焦點；過焦點的光線經(jīng)透鏡后必平行于主軸；過光心的光線經(jīng)透鏡后傳播方向不變。
（2）“視場光路”——即用光路來確定觀察范圍。這類光路一般要求畫出所謂的“邊緣光線”，而一般的“邊緣光線”往往又要借助于物點與像點的一一對應(yīng)關(guān)系來幫助確定。
內(nèi)容總結(jié)
（1）選擇適當?shù)娜肷潼c，可以使入射光線經(jīng)過全反射棱鏡的作用在射出后偏轉(zhuǎn)90o（右圖1）或180o（右圖2）
（2）(4)光束射向透鏡，經(jīng)前、后表面兩次折射后，其傳播光路變化的特征是：凸透鏡使光束會聚，凹透鏡使光束發(fā)散
（3）（3）凸透鏡折射既能使物點發(fā)出的發(fā)散光束仍然發(fā)散,又能使物點發(fā)出發(fā)散光束變?yōu)榫酃馐?所以它既能成虛像,又能成實像
2014高考物理一輪復(fù)習總教案142 光的折射全反射
