光的折射(第2节).ppt

1、光的干涉,本章内容,光的反射,1概念：光从一种介质射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象，叫做光的折射 2折射定律：折射光线跟入射光线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦跟折射角的正弦成正比如果用n表示这个比例常数，则有,3在光的折射现象中光路是可逆的,一、光的折射,知识回顾,1物理意义：反映介质的光学性质的物理量 2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，叫做这种介质的折射率 3折射率跟光速的关系,4几种介质的折射率 真空（空气）的折射率为1；水的折射率为1.33，即4/3；玻璃的折射率为1.5，即3/2,二、折射率,知识回顾,二、

2、折射率,折射率是几何光学中非常重要的基本概念之一它反映介质的光学性质是反映介质光学性能的物理量。,是从实验的角度来定义的，因而为折射率的测量提供了依据。,是从理论上反映介质的特征，当光垂直射向界面时，显然上式已失去测量的条件. 但此式仍成立.,不同介质对同种光的折射率一般不同。因而,是测定介质的折射率的方法，又是鉴别物质种类的一种手段。,知识回顾,1绝对折射率：光从真空射入某种介质的折射率，叫做该种介质的绝对折射率 2相对折射率：光由介质1射入介质2，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的相对折射率,3斯涅尔定律：,三、绝对折射率和相对折射率,n1sin1=n2sin2,知识回顾,四、

3、全反射,1概念：光从光密介质射入光疏介质时，在界面处一部分光反射回原介质中，一部分光被折射到另一介质中，随着入射角的增大，折射角逐渐增大，且折射光越来越弱，反射光越来越强，当入射角增大到某一角度时，使折射角达到90o时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射 2发生全反射的条件： （1）光从光密介质进入光疏介质； （2）入射角大于或等于临界角,3临界角：折射角等于900时的入射角叫做临界角 .,知识回顾,所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。,当光线从上表面入射，从下表面射出时.有如下特点： 射出光线和入射光线平行； 各种色光在第一次入射时发生色散（第二次折射不再色散）； 射出光线

4、的侧移y（入射线和射出线间的距离）与折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关； 可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。,玻璃砖,知识回顾,22如图所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质。一单色细光束O垂直于AB面入射，在图示的出射光线中 A1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能 B4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能 C7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能 D只能是4、6中的某一条,2001年全国理科综合江浙卷,17在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示。有一半径为

5、r 的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为 1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为 Ar B1.5r C2r D2.5r,2007年全国卷,如图所示，自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理。它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯的原理如图所示，下面说法中正确的是 A汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发生全反射 B汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右表面发生全反射 C汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左表面发生全反射 D汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右表面发生全反射,

6、22如图所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质。一单色细光束O垂直于AB面入射，在图示的出射光线中 A1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能 B4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能 C7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能 D只能是4、6中的某一条,2001年全国理科综合江浙卷,B,【答题情况统计结果】,平均分 2.52,难 度 0.42,选A 0.12,区分度 0.30,选B 0.32,选C 0.42,选D 0.13,选其它 0.02,【考查知识点】,折射定律,全反射,2r,C,17在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接

7、触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示。有一半径为 r 的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为 1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为 Ar B1.5r C2r D2.5r,如图所示，自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理。它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯的原理如图所示，下面说法中正确的是 A汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发生全反射 B汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右表面发生全反射 C汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左

8、表面发生全反射 D汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右表面发生全反射,B,D,现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的，如图所示，反光膜内均匀分布着直径为10m的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为 ，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射反射再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射的入射角应是 A15 B30 C45 D60,2008年全国高考理科综合卷,15一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

9、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,15一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,设玻璃板的厚度为d ，光线从上表面入射，入射角为i ，折射角为r，玻璃对某色光的折射率为n，图中OA即为侧移x。 由折射定律，有,由几何关系，有,解得,分析与解析,对同一种单色光，入射角越大，侧移距离越大，可以排除选项A、C。

10、由于红光的折射率小于紫光的折射率，入射角相同时，折射率越大，侧移越大，因此选项D正确。,21一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角射入，穿过玻璃砖自下表射出已知该玻璃对红光的折射率为1.5设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2，则在从0逐渐增大至90的过程中 At1始终大于t2 Bt1始终小于t2 Ct1先大于后小于t2 Dt1先小于后大于t2,2008年全国高考理科综合卷,设玻璃砖的厚度为d，玻璃的折射率为n，真空光速为c，光以入射角为射入时，折射角为r，光线穿过玻璃砖的时间为t， 由折射定律，有,21一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射

11、角射入，穿过玻璃砖自下表射出已知该玻璃对红光的折射率为1.5设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2，则在从0逐渐增大至90的过程中 At1始终大于t2 Bt1始终小于t2 Ct1先大于后小于t2 Dt1先小于后大于t2,B,由光速表达式，有,光线穿过玻璃砖的时间,解得,由题意知，红光、蓝光的入射角相同，但折射角r红r蓝， sin2r红sin2r蓝，所以t1t2，故B正确，A、C、D错误。,由于玻璃对红光的折射率为1.5，如果取入射角为90o，,图象自下而上折射率逐惭增大,在入射角变化的过程中，如果折射率 ，均出现对应不同入射角的时间最小值 。,折射 率 时，所有图线均呈单调增加的规律

12、变化，则保证t1t2成立。,如图所示，一束平行单色光a 垂直射向横截面为等边三角形的棱镜的左侧面，棱镜材料的折射率是 。试画出该入射光射向棱镜后所有可能的射出光线。,如图所示，一束平行单色光a 垂直射向横截面为等边三角形的棱镜的左侧面，棱镜材料的折射率是 。试画出该入射光射向棱镜后所有可能的射出光线。,参考解答：,由折射率为 得全反射临界角是45。光线从左侧面射入后方向不发生改变，射到右侧面和底面的光线的入射角都是60，大于临界角，因此发生全反射。反射光线分别垂直射向底面和右侧面。在底面和右侧面同时还有反射光线。由光路可逆知，它们最终又从左侧面射出。所有可能射出的光线如图所示。,五、棱镜,1概

13、念：横截面为三棱柱透明体作为棱镜棱镜有使光线向底边偏折的作用，且能成虚像等腰直角三棱镜为全反射棱镜,一般所说的棱镜与其周围的介质相比，都是光密介质。入射光线经三棱镜两次折射后，出射方向与入射方向相比，向底边偏折。（若棱镜的折射率比棱镜外介质的折射率小，则向顶角偏折。）这里所说的底边是指入射光线和出射光线都没有经过的那一边；顶角则是指底边所对的角。,五、棱镜,2光的色散：白光通过三棱镜后，出射光束变为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光的光束，由七色光组成的光带称光谱这种现象叫做光的色散,红光在同种介质中（除真空外）传播速度v 最大，从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C 最大，以相同入射角在介质

14、间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角和折射角）。,不同色光的频率是不同的在可见光中，红光的折射率n 最小，紫光的折射率n 最大. 正是由于各种色光的折射率不同，因此一细束复色光经三棱镜折射后将发生色散现象（红光偏折最小，紫光偏折最大. 入射光在第一次发生折射时发生色散，第二次折射时不再发生色散.）实验证实同种介质对红光的折射率最小，对紫光折射率最大.,色散产生的原因,推论,五、棱镜,折射率 n 与波长有关,分光镜,光的色散,光的三元色：红、绿、蓝 颜料的三元色：红、黄、青(蓝),棱镜折射的最小偏向角,如图A为棱镜顶角，出射线和入射线之间的夹角，称为偏折角度或叫偏向角。,如果保持入射线的方向

15、不变，而将棱镜绕垂直于图面的轴线旋转，则偏向角将跟着改变。即当顶角A已给定时，偏向角随着入射角i1的改变而改变。可以证明，当i1 =i2时，偏向角有最小值0，则,设棱镜材料的折射率为n，棱镜周围介质为空气，则两个折射面上光线为折射时，由折射定律，有,当i1 =i2时，则由上式可知r1 =r2 由于,因此，r1 =r2,由折射定律，有,d,i1,i1,a,n,偏向角 随入射角 i1的变化而改变；,棱镜折射的最小偏向角,图示一个盛有折射率为 n 的液体的槽，槽中的中部扣着一个对称屋脊形的薄璧透明罩ADB,顶角为2，罩内为空气，整个罩子浸没在液体中，槽底 AB 的中点有一亮点 C。 试求出：位于液体上方图示平面内的眼睛从侧面观察时，可看到亮点的条件（液槽有足够的宽度；罩璧极薄，可不计它对光线产生折射的影响）,在液面上折射时，如果所有光线都发生全反射时，则光线出不来。,分析及解析,例题分析,A,B,D,n = 1,n,C,q,a,b,g,全反射条件：,E,F,只要 的最小值小于临界角，则总会有光线出来,有人在游泳池边上竖直