折射定律.ppt

1、问题的提出： 光在传播中通过两种介质的分界面时，改变传播方向的现象叫光的折射，光的折射是由于光在两种不同的介质中的速度不同造成的。光的折射遵循折射定律。,（一）折射定律内容 1、折射光线在入射光线和法线所确定的平面内，折射光线与入射光线分居法线的两侧。,（一）折射定律内容 1、折射光线在入射光线和法线所确定的平面内，折射光线与入射光线分居法线的两侧。 2、入射角的正弦与折射角的正弦之比位一常数。当光线从真空射向某介质时，这种 介质的折射率为 。 因为cv 故n1。,（二）典型例题 （1）基本应用,例1、如图所示，有一长方形容器，高为30cm，宽40cm。在容器的底部平放着一把长40cm的刻度尺

2、，眼睛在OA延长线上的E点观察，视线沿着EA斜向下看恰能看到尺的左端零刻度。现保持眼睛的位置不变，向容器内倒入某种液体且满至容器口，这时眼睛仍沿EA方向观察，恰能看尺上20cm的刻度，此种液体的折射率为 。,例1、如图所示，有一长方形容器，高为30cm，宽40cm。在容器的底部平放着一把长40cm的刻度尺，眼睛在OA延长线上的E点观察，视线沿着EA斜向下看恰能看到尺的左端零刻度。现保持眼睛的位置不变，向容器内倒入某种液体且满至容器口，这时眼睛仍沿EA方向观察，恰能看尺上20cm的刻度，此种液体的折射率为 。 解析 AB=50cm，AC= 。 , ，,例2、有一半圆形玻璃砖，玻璃折射率为 ，AB

3、为其直径，O为圆心。一束宽度恰等于玻璃砖半径的单色平行光垂直于AB从空气射入玻璃砖，其中心光线通过O点，如图所示。则光束中的光线射出玻璃砖时最大的折射角为 ，并画出图中三条光线在玻璃砖内和射出玻璃砖后的光路。,例2、有一半圆形玻璃砖，玻璃折射率为 ，AB为其直径，O为圆心。一束宽度恰等于玻璃砖半径的单色平行光垂直于AB从空气射入玻璃砖，其中心光线通过O点，如图所示。则光束中的光线射出玻璃砖时最大的折射角为 ，并画出图中三条光线在玻璃砖内和射出玻璃砖后的光路。 解析 由几何光线可知入射角i=30时，折射率最大。由折射定律可得折射角为45。,（二）典型例题 （1）基本应用 （2）几个与玻璃砖有关的

4、问题,例3、当光线通过平行透明玻璃砖时，光线会发生侧移。已知玻璃砖厚为 d，入射角为i,折射角为r，则光线侧移量为？,例3、当光线通过平行透明玻璃砖时，光线会发生侧移。已知玻璃砖厚为 d，入射角为i,折射角为r，则光线侧移量为？ 欲看到较明显的侧移 现象，玻璃砖越厚，入射 角越大，现象越明显，但 入射角的能量不能太大， 否则出射光线的能量太弱,例4、测定玻璃砖的折射率时，若玻璃砖错位，对测量结果有无影响。,例4、测定玻璃砖的折射率时，若玻璃砖错位，对测量结果有无影响。,思考题 试验中，玻璃砖与所画边界线呈下列两种情况，则测量数据会出现什么样的偏差。 数据偏数据偏,例5、在折射率为n、厚度为d的

5、玻璃平板上方的空气中有一点光源S，从S发出的光线SA以角度 入射到玻璃板上表面，经过玻璃板后从下表面射出，如图所示。若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃板中的传播时间相等，点光源S到玻璃板上表面的垂直距离 应是多少？,例5、在折射率为n、厚度为d的玻璃平板上方的空气中有一点光源S，从S发出的光线SA以角度 入射到玻璃板上表面，经过玻璃板后从下表面射出，如图所示。若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃板中的传播时间相等，点光源S到玻璃板上表面的垂直距离 应是多少？ 解析 ， ，玻璃中光速 则由 得 将 代入，得,例6、如图所示，宽为a的平行光束从空气斜向入射

6、到两面平行的玻璃板上表面，入射角45，光束中包含两种波长的光，玻璃对这两种波长的折射率分别为n1=1.5, 。 （1）求每种波长的光射入上表面后的折射角r1、r2; （2）为使光束从玻璃板下表面出射时能分成不交叠的两束，玻璃板的厚度d至少为多少？并画出光路图。,例6、如图所示，宽为a的平行光束从空气斜向入射到两面平行的玻璃板上表面，入射角45，光束中包含两种波长的光，玻璃对这两种波长的折射率分别为n1=1.5, 。 （1）求每种波长的光射入上表面后的折射角r1、r2; （2）为使光束从玻璃板下表面出射时能分成不交叠的两束，玻璃板的厚度d至少为多少？并画出光路图。 解析（1）由 ， 得 i1=i

7、2=45,得 ,例6、如图所示，宽为a的平行光束从空气斜向入射到两面平行的玻璃板上表面，入射角45，光束中包含两种波长的光，玻璃对这两种波长的折射率分别为n1=1.5, 。 （1）求每种波长的光射入上表面后的折射角r1、r2; （2）为使光束从玻璃板下表面出射时能分成不交叠的两束，玻璃板的厚度d至少为多少？并画出光路图。 （2） ， 两式联立，解得,（二）典型例题 （1）基本应用 （2）几个与玻璃砖有关的问题 （3）“水底变线”的模型,例7、某水池内有一点光源距水面距离为h，在空气中垂直水面往下看，点光源的像到水面的距离h= h/n ,n为水的折射率,例7、某水池内有一点光源距水面距离为h，在

8、空气中垂直水面往下看，点光源的像到水面的距离h= h/n ,n为水的折射率 解析：作两条从点光源发出的光线，因为在空气中垂直水面往下看，一条光线垂直射出水面，另一条光线的入射角小于5（眼睛对光点的张角很小）则有 ,8、在水中的潜水员垂直看岸边高为h的物体时，看到的像的高h=( nh ),8、在水中的潜水员垂直看岸边高为h的物体时，看到的像的高h=( nh ) h=nh,9、如图：一个半径为R的透明材料制成的球，AB为其一条直径，AB两点附近的球表面透光，球表面的其它大部分地方均涂黑而不透光。今在球内B处有一个小发光泡，而在球的左侧外部AB直线上进行观察。 （1）试讨论象的位置与球的折射率的光线

9、 （2）若球的折射率为n，像在球的右侧，则小泡的像距B点多远？,9、如图：一个半径为R的透明材料制成的球，AB为其一条直径，AB两点附近的球表面透光，球表面的其它大部分地方均涂黑而不透光。今在球内B处有一个小发光泡，而在球的左侧外部AB直线上进行观察。 （1）试讨论象的位置与球的折射率的光线 （2）若球的折射率为n，像在球的右侧，则小泡的像距B点多远？ 解析 （1）如图，射B点射出的一条光线由球面C处射出，（为作图清楚，图中没有再画表示涂黑的阴影斜线，并且AC间的距离是夸大的） 令入射角为i，折射角为r， 根据折射定律 nsini=sinr, 由于i和r 都很小，有sinii sinrr,即得

10、 r=ni,9、如图：一个半径为R的透明材料制成的球，AB为其一条直径，AB两点附近的球表面透光，球表面的其它大部分地方均涂黑而不透光。今在球内B处有一个小发光泡，而在球的左侧外部AB直线上进行观察。 （1）试讨论象的位置与球的折射率的光线 （2）若球的折射率为n，像在球的右侧，则小泡的像距B点多远？ (接上页)由图可见 若n=2 则r=2i 则CDAB则不成像 若n2 则r2i CD与AB在球的左侧相交，生成实像 若n2 则r2i 此时，CD的延长线与直线AB交于球的右侧。令其交点为E，则E就是小泡的像点，是虚像。,9、如图：一个半径为R的透明材料制成的球，AB为其一条直径，AB两点附近的球

11、表面透光，球表面的其它大部分地方均涂黑而不透光。今在球内B处有一个小发光泡，而在球的左侧外部AB直线上进行观察。 （1）试讨论象的位置与球的折射率的光线 （2）若球的折射率为n，像在球的右侧，则小泡的像距B点多远？ （2）像在球的右侧，属n2的情况 BCE=ri=(n1)i OEC=iBCE=(2n)i 在COE中由正弦定理有： 由于sinOCE 小泡的像到B点的距离为,全反射的优点及应用,全反射的条件：,全反射的条件： 1、光线由光密介质射向光疏介质 2、入射角大于等于临界面,临界角的计算：,全反射概念简单应用： 例1、如图所示，水下1米处有一点光源S，已知 ，要使水面上的人看不到该光源。 问：在水面上应遮挡的面积为多少？ 随着S匀速上升，遮挡面积如何改变？,再看一例： 例2：如图所示，一束平行光自右至左在水面下传播，另有一平面镜M平行于水面放置，现在该镜以O点为轴顺时针绕行。