光的折射和全反射教学课件
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光的折射和全反射ppt课件
4 3
图12-1-4
•
光线恰好在界面发生全反射时有 左侧射入时in C n
• 律有 • 得sinα = • • •
sin
，联立这两式代入数据可
sin( C) 分析光的全反射、临界角问题要注意： 2 (1)画出恰好发生全反射的光路图. 7 (2)找出临界角，利用几何知识分析线、角关系，进行求解. 3
•
如图，作出入射点的法线，可知在入 射角相同的情况下，a光的折射角大于b 光的折射角，由公式n= ，可得折射 率na<nb，A错误；由于na<nb知频率 ν a<ν b，B错误；由v= 可知，C正确；
sin 1 sin 2
当光从光密介质射向光疏介质时才会发生全反 射，水的折射率比空气大，所以无论入射角多 大都不会发生全反射，D错误.
sin是联系几何光学与物理光学的桥 c 1 n sin 2 v
• 折射率
梁，在研究同一介质对不同色光的折射率与光速及 波长（频率）关系时，此公式是重要的理论依据.
变式训练 2 ： 如图 12-1-7 所示，一个三棱 镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角．此截 面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到 AB 边，进入棱镜后直接射到 AC 边上，并刚好 能发生全反射．该棱镜材料的折射率为 ______.(填入正确选项前的字母)
光线从光密介质射入光疏介质
• (3)全反射条件 入射角大于或等于临界角 •① . •② . • 常见的全反射现象有：光导纤维，内窥镜，海市蜃楼，沙漠蜃景 等.
• 3.棱镜 • (1)横截面为 或 的透明体称为棱镜. 三角形 梯形 • (2)棱镜对光线的偏折作用：如图 12-1-1所示，当光线从空 气射入玻璃棱镜时，出射光线向底边偏折，偏折角度θ 随棱 镜材料的折射率增大而 .
《光的折射全反射》课件
介质1 玻璃 水
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
介质2 空气 空气
临界角 42.26° 48.75°
全反射的应用
全反射在光纤通信、潜水器看板、显微镜和棱镜反射器等领域有着广泛的应用。
1
潜水器看板
2
潜水器看板中使用全反射原理，使得 潜水者能够在水下看清楚板上的文字。
3
棱镜反射器
4
棱镜反射器利用全反射现象来对光线 进行反射和分光。
光纤通信
《光的折射全反射》PPT 课件
光的折射是光线从一种介质进入另一种介质时改变方向的现象。
折射现象介绍
折射是光线从一种介质（如空气）进入另一种介质（如玻璃）时，由于两种介质的光速不同，导致光线 改变方向的现象。
水的折射
水中的光线经历折射后会改变方向，造成物体看 起来位置偏移。
玻璃的折射
玻璃中的光线在进出界面时会发生反射和折射， 使得物体看起来出现形状变形。
光纤中的信号传播过程依靠全反射， 实现高速、高带宽的信息传输。
显微镜
显微镜中使用全反射来增强样本细节 的可见性。
总结和展望
通过学习光的折射与全反射，我们可以更好地理解光的传播与反射规律，并 且将这些原理应用于实际生活和科学研究中。
折射定律
折射定律描述了光线由一种介质射入另一种介质时的折射行为。它表明入射角、折射角和两种介 质的折射率之间存在一个关系。
折射定律
入射角的正弦与折射角的正弦的比等于两种介质的折射率的比。
光的折射与折射率的关系
光的折射与介质的折射率密切相关。不同的介质具有不同的折射率，从而导致了光线在不同介质中的传 播方式和路径的变化。
介质 空气 水 玻璃
折射率 1.0003 1.33 1.5
光的折射与全反射 PPT
• 【例４】半径为Ｒ的半圆柱形玻璃,横截面如图 所示,Ｏ为圆心,已知玻璃的折射率为,当光由玻璃 射向空气时,发生全反射的临界角为、一束与Ｍ Ｎ平面成45°角的平行光射到玻璃的半圆柱面上, 经玻璃折射后,又部分光能从ＭＮ平面上射出,求 能从ＭＮ射出的光束的宽度为多少？
光的Байду номын сангаас散问题
• 【例５】如图所示,一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象,下 列说法正确的是( )
的折射率、
• (1)求两条光线经柱面与底面折射后的交点与Ｏ点的距离、 • (2)若入射的是单色蓝光,则距离Ｏ将比上面求得的结果
大依然小？
视深与实深问题
• 【例２】有人在游泳池边上竖直向下观察池水的 深度,看上去池水的视深约为h、已知水的折射率, 那么,水的实际深度约为多少？
• 【点评】这类问题还涉及近似处理的情况,既可 从视宽进行极限讨论,也可从三角函数进行极限 讨论,后者请同学们自主探究一下。
• ②光疏三棱镜:当光线从一侧面射入,从另一侧面射 出时,光线两次均向顶角偏折、
• ③全反射棱镜(等腰直角棱镜):当光线从一直角边＿ ＿＿射入时,在斜边发生全反射,从另一直角边垂直 射出,当光线垂直于斜边射入时,在＿＿＿发生全反 射后又垂直于斜边射出、
• ④全反射棱镜对光路的控制如图所示、
• ⑤全反射棱镜的优点:全反射棱镜与平面镜在 改变光路方面,效果是相同的,相比之下,全反 射棱镜成像更＿＿＿,光能损失更＿＿＿、
探究材料能发生全反射的条件问题
• 【例３】如图所示,一立方体玻璃砖,放在空气中,平行光束 从立方体的顶面斜射入玻璃砖,然后投射到它的一个侧面、 若全反射临界角为42°,问:
• ⑴这光线能否从侧面射出？ • ⑵若光线能从侧面射出,玻璃砖折射率应满足何条件？
光的Байду номын сангаас散问题
• 【例５】如图所示,一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象,下 列说法正确的是( )
的折射率、
• (1)求两条光线经柱面与底面折射后的交点与Ｏ点的距离、 • (2)若入射的是单色蓝光,则距离Ｏ将比上面求得的结果
大依然小？
视深与实深问题
• 【例２】有人在游泳池边上竖直向下观察池水的 深度,看上去池水的视深约为h、已知水的折射率, 那么,水的实际深度约为多少？
• 【点评】这类问题还涉及近似处理的情况,既可 从视宽进行极限讨论,也可从三角函数进行极限 讨论,后者请同学们自主探究一下。
• ②光疏三棱镜:当光线从一侧面射入,从另一侧面射 出时,光线两次均向顶角偏折、
• ③全反射棱镜(等腰直角棱镜):当光线从一直角边＿ ＿＿射入时,在斜边发生全反射,从另一直角边垂直 射出,当光线垂直于斜边射入时,在＿＿＿发生全反 射后又垂直于斜边射出、
• ④全反射棱镜对光路的控制如图所示、
• ⑤全反射棱镜的优点:全反射棱镜与平面镜在 改变光路方面,效果是相同的,相比之下,全反 射棱镜成像更＿＿＿,光能损失更＿＿＿、
探究材料能发生全反射的条件问题
• 【例３】如图所示,一立方体玻璃砖,放在空气中,平行光束 从立方体的顶面斜射入玻璃砖,然后投射到它的一个侧面、 若全反射临界角为42°,问:
• ⑴这光线能否从侧面射出？ • ⑵若光线能从侧面射出,玻璃砖折射率应满足何条件？
高中物理专题3光的折射全反射课件教科选修3_4
答案 A
4．(多选)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图1所示，O点为圆 心，OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖 右侧且垂直于MN.由A、B两种单色光组成的一束光沿半径 方向射向O点，入射光线与OO′夹角θ较小时，光屏NQ区域 出现两个光斑，逐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ区域A 光的光斑消失，继续增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ区域B 光的光斑消失，则( )
专题三 光的折射 全反射
一、对光的折射定律和折射率的理解和应用 1．由光的折射定律 n＝ssiinn ri可知：入射角为 0°时，折射角也为
0°；入射角增大时，折射角也随着增大． 2．折射中光路是可逆的． 3．折射率是描述介质折光本领的物理量，介质折射率越大，
说明其改变光传播方向的能力越强．
4．各种介质的折射率一般是不同的．两种介质相比较：n 小的 介质称为光疏介质，n 大的介质称为光密介质(注：必须是 两种介质相互比较而言)．
解析 如图所示，人在岸上看离岸一段距离的水下的鱼，应是 从鱼的位置发出的光(实际上是鱼的反射光)，经折射后射入人 的眼睛，看到的是鱼的像．把鱼看做一个发光点S，人看到的 是折射光线的反射延长线交于发光点S的右上方S′点，这说明 人看到的是鱼的虚像，且位置是偏向右上方，所以选项B正 确． 答案 B
二、光的折射、全反射的综合应用 几何光学是以光线为工具研究光的传播规律，所以解决几 何光学问题的关键是根据“光的传播规律”画出光路图， 然后再利用几何知识，寻找相应的边角关系．
A．偏大 C．不变
图3 B．偏小
D．无法确定
解析 可作出经过玻璃砖的光路图，由几何知识可知，测出的 折射角与正确值相同． 答案 C
7．“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两
4．(多选)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图1所示，O点为圆 心，OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖 右侧且垂直于MN.由A、B两种单色光组成的一束光沿半径 方向射向O点，入射光线与OO′夹角θ较小时，光屏NQ区域 出现两个光斑，逐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ区域A 光的光斑消失，继续增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ区域B 光的光斑消失，则( )
专题三 光的折射 全反射
一、对光的折射定律和折射率的理解和应用 1．由光的折射定律 n＝ssiinn ri可知：入射角为 0°时，折射角也为
0°；入射角增大时，折射角也随着增大． 2．折射中光路是可逆的． 3．折射率是描述介质折光本领的物理量，介质折射率越大，
说明其改变光传播方向的能力越强．
4．各种介质的折射率一般是不同的．两种介质相比较：n 小的 介质称为光疏介质，n 大的介质称为光密介质(注：必须是 两种介质相互比较而言)．
解析 如图所示，人在岸上看离岸一段距离的水下的鱼，应是 从鱼的位置发出的光(实际上是鱼的反射光)，经折射后射入人 的眼睛，看到的是鱼的像．把鱼看做一个发光点S，人看到的 是折射光线的反射延长线交于发光点S的右上方S′点，这说明 人看到的是鱼的虚像，且位置是偏向右上方，所以选项B正 确． 答案 B
二、光的折射、全反射的综合应用 几何光学是以光线为工具研究光的传播规律，所以解决几 何光学问题的关键是根据“光的传播规律”画出光路图， 然后再利用几何知识，寻找相应的边角关系．
A．偏大 C．不变
图3 B．偏小
D．无法确定
解析 可作出经过玻璃砖的光路图，由几何知识可知，测出的 折射角与正确值相同． 答案 C
7．“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两
课件3：12.3 光的折射 全反射
sinθ1 (2)表达式：__s_i_n_θ_2_____＝n12，式中n12是比例常 数． (3)在光的折射现象中，光路是__可__逆___的．
3. 折射率 (1) 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__的正弦的比值． (2)物理意义：折射率仅反映介质的光学特性，折 射率大，说明光从真空射入到该介质时_偏__折__大__，反 之偏折小．
底面偏折
圆心偏折
应用
测定玻璃的折射率
改变光的传播方 全反射棱镜，改变 向
光的传播方向
典例透析 一半圆柱形透明物体横截面如图所示，底面AOB 镀银(图中粗线)，O表示半圆截面的圆心，一束光线 在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点射 出，已知光线在M点的入射角为30°，∠ MOA＝60°， ∠NOB＝30°.求： (1)光线在M点的折射角； (2)透明物体的折射率．
截面是圆心角为 90°、半径为 R 的扇形 OAB，一束平行光
平行于横截面，以 45°入射角照射到 OA 上，OB 不透光，
若只考虑首次入射到圆弧 AB 上的光，则圆弧 AB 上有光
透出部分的弧长为( )
1 A. 6πR
1 B. 4πR
1 C. 3πR
5 D. 12πR
解析： 作出如图所示的几何光路图，其中 N 点 为从 O 点入射的光线进入玻璃柱体后与弧 AB 的交点， 故圆弧 NB 段没有光线射出，由折射定律ssiinnri＝n 可知 sins∠in4B5O°N＝ 2，即∠BON＝30°.
设在M点处，光的入射角为i，折射角为r， ∠OMQ＝α，∠PNF＝β， 根据题意有 α＝30° ① 由几何关系得，∠PNO＝∠PQO＝r，于是 β＋r＝60° ② α＋r＝β ③ 由①②③式得r＝15°
3. 折射率 (1) 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__的正弦的比值． (2)物理意义：折射率仅反映介质的光学特性，折 射率大，说明光从真空射入到该介质时_偏__折__大__，反 之偏折小．
底面偏折
圆心偏折
应用
测定玻璃的折射率
改变光的传播方 全反射棱镜，改变 向
光的传播方向
典例透析 一半圆柱形透明物体横截面如图所示，底面AOB 镀银(图中粗线)，O表示半圆截面的圆心，一束光线 在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点射 出，已知光线在M点的入射角为30°，∠ MOA＝60°， ∠NOB＝30°.求： (1)光线在M点的折射角； (2)透明物体的折射率．
截面是圆心角为 90°、半径为 R 的扇形 OAB，一束平行光
平行于横截面，以 45°入射角照射到 OA 上，OB 不透光，
若只考虑首次入射到圆弧 AB 上的光，则圆弧 AB 上有光
透出部分的弧长为( )
1 A. 6πR
1 B. 4πR
1 C. 3πR
5 D. 12πR
解析： 作出如图所示的几何光路图，其中 N 点 为从 O 点入射的光线进入玻璃柱体后与弧 AB 的交点， 故圆弧 NB 段没有光线射出，由折射定律ssiinnri＝n 可知 sins∠in4B5O°N＝ 2，即∠BON＝30°.
设在M点处，光的入射角为i，折射角为r， ∠OMQ＝α，∠PNF＝β， 根据题意有 α＝30° ① 由几何关系得，∠PNO＝∠PQO＝r，于是 β＋r＝60° ② α＋r＝β ③ 由①②③式得r＝15°
高中物理精品课件：光的折射、全反射
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2-2 (多选)如图所示是一玻璃球体,其半径为R,O为球心,AB为水平直 径。M点是玻璃球的最高点,来自B点的光线BD从D点射出,出射光线平 行于AB,已知∠ABD=30°,光在真空中的传播速度为c,则 ( )
A.此玻璃的折射率为 3 B.光线从B到D需用时 3R
c
C.该玻璃球的临界角应小于45° D.若增大∠ABD,光线不可能在DM段发生全反射现象
D正确。
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1-2 如图所示,某透明材料制成的半球形光学元件直立放置,其直径与 水平光屏垂直接触于M点,球心O与M间的距离为10 3 cm。一束激光与 该元件的直径成30°角射向圆心O,结果在光屏上出现间距为d=40 cm的 两个光斑,请完成光路图并求该透明材料的折射率。
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3-2 (多选)如图,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃 砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线。则 ( )
A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度 B.在真空中,a光的波长小于b光的波长 C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 D.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a首先消失
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3-1 一束白光从顶角为θ的玻璃三棱镜的一边以较大的入射角i射入并 通过三棱镜后,在屏P上可得到彩色光带,如图所示,在入射角i 逐渐减小 到零的过程中,假如屏上的彩色光带先后全部消失,则 ( )
A.红光最先消失,紫光最后消失 B.紫光最先消失,红光最后消失 C.紫光最先消失,黄光最后消失 D.红光最先消失,黄光最后消失
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答案 ABD
解析 从光路图看,入射角相同,a光的折射角较大,所以玻璃砖对a光的
光的折射和全反射优秀课件
(B)自由落体运动
(C)变加速直线运动
(D)初速为零的匀加速直线运动,加速度a小于重力
加速度g
A S
v
M
N
4．光速
(1)光在真空中的传播速度为一定值c＝3×108 m/s.
(2)光速的测量：迈克耳逊的旋转棱镜法
二、光的反射 1．反射现象：光从一种介质射到另一种介质的界面上 再返回原介质的现象．
2．反射定律：反射光线跟入射光线和法线在同一平 面，且反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等 于入射角．
3．分类：光滑平面上的反射现象叫做镜面反射，发 生在粗糙平面上的反射现象叫做漫反射．镜面反射和 漫反射都遵循反射定律．
4．光路可逆原理：所有几何光学中的光现象，光路都 是可逆的．
三、平面镜的作用和成像特点 1．作用：只改变光束的传播方向，不改变光束的聚散性 质． 2．成像特点：等大正立的虚像，物和像关于镜面对称． 3．像与物方位关系：上下不颠倒，左右要交换．
v=2.1×108m/s t=s/v=2.7×10-8s
七、棱镜、光的色散
1．棱镜对光的偏折作用 如图所示．一般所说的棱镜都是用光 密介质制作的．入射光线经三棱镜两 次折射后，射出方向与入射方向相比， 向底面偏折．(若棱镜的折射率比棱 镜外介质小则结论相反．)
(1)两次折射后，后来的传播方向和原来传播方向
则sin C＝ n1＝vc
4．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，在内芯和外 套的界面上发生全反射，如图所示．
解释实际生产生活中的现象
朦气差、玻璃中的气泡特别明亮、沙漠蜃景、 海市蜃楼等
例.如图所示，一条长度为L=5.0m的光导纤维用折射 率为n= 2 的材料制成。一细束激光由其左端的中心 点以α= 45°的入射角射入光导纤维内，经过一系列 全反射后从右端射出。求：⑴该激光在光导纤维中的 速度v是多大？⑵该激光在光导纤维中传输所经历的 时间是多少？
高中物理【光的折射 全反射】课件
栏目 导引
第二章 光
3．折射率 (1)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，叫做这种介质的绝对折射率，简称 折射率．
sinθ1 (2)表达式：n＝____si_n_θ_2______.
栏目 导引
第二章 光
(3)物理意义 折射率是表示光线从一种介质进入另一 种介质时，发生_偏__折___程度的物理量， 与入射角θ1及折射角θ2大小__无__关．
图2－1－11
栏目 导引
第二章 光
【解析】 设入射角为 i，折射角为 r， 由折射定律得 ssiinnri＝n① 由已知条件及①式得 r＝30°②
栏目 导引
第二章 光
如果入射光线在法线的右侧，光路图如
图 2－1－12 所示．设出射点为 F，由
几何关系可得
AF＝38a③
图2－1－12
即出射点在 AB 边上离 A 点38a 的位置．
栏目 导引
第二章 光
2．折射率大小不仅反映了介质对光的 折射本领，也反映了光在介质中传播速 度的大小 v＝nc.
栏目 导引
第二章 光
3．折射率的大小不仅与介质本身有关, 还与折射光的频率有关：同一种介质， 对频率大的光折射率大，对频率小的光 折射率小． 4．同一种色光，在不同介质中虽然波 速、波长不同，但频率不变．
第二章 光
第一节 光的折射 全反射
栏目 导引
第二章 光
基础梳理自学导引
一、光的折射与折射率 1．折射 光从一种介质斜射进入另一种介质时 传播方向改变的现象．
栏目 导引
2．折射定律(如图2－1－1)
第二章 光
图2－1－1
栏目 导引
第二章 光
(1) 内 容 ： 折 射 光 线 与 入 射 光 线 、 法 线 处 在同一平面内，折射光线与入射光线分别 位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角 的正弦成___正__比___． (2)表达式：ssiinnθθ12＝n12，式中 n12 是比例常数．
第二章 光
3．折射率 (1)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，叫做这种介质的绝对折射率，简称 折射率．
sinθ1 (2)表达式：n＝____si_n_θ_2______.
栏目 导引
第二章 光
(3)物理意义 折射率是表示光线从一种介质进入另一 种介质时，发生_偏__折___程度的物理量， 与入射角θ1及折射角θ2大小__无__关．
图2－1－11
栏目 导引
第二章 光
【解析】 设入射角为 i，折射角为 r， 由折射定律得 ssiinnri＝n① 由已知条件及①式得 r＝30°②
栏目 导引
第二章 光
如果入射光线在法线的右侧，光路图如
图 2－1－12 所示．设出射点为 F，由
几何关系可得
AF＝38a③
图2－1－12
即出射点在 AB 边上离 A 点38a 的位置．
栏目 导引
第二章 光
2．折射率大小不仅反映了介质对光的 折射本领，也反映了光在介质中传播速 度的大小 v＝nc.
栏目 导引
第二章 光
3．折射率的大小不仅与介质本身有关, 还与折射光的频率有关：同一种介质， 对频率大的光折射率大，对频率小的光 折射率小． 4．同一种色光，在不同介质中虽然波 速、波长不同，但频率不变．
第二章 光
第一节 光的折射 全反射
栏目 导引
第二章 光
基础梳理自学导引
一、光的折射与折射率 1．折射 光从一种介质斜射进入另一种介质时 传播方向改变的现象．
栏目 导引
2．折射定律(如图2－1－1)
第二章 光
图2－1－1
栏目 导引
第二章 光
(1) 内 容 ： 折 射 光 线 与 入 射 光 线 、 法 线 处 在同一平面内，折射光线与入射光线分别 位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角 的正弦成___正__比___． (2)表达式：ssiinnθθ12＝n12，式中 n12 是比例常数．
初中物理 1光的折射和全反射.ppt
课堂互动讲练
一、光的折射定律和折射率 1．折射定律(如图12－1－1所示)
图12－1－1
(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一 平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的
两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比． (2)表达式：ssiinnir＝n，式中 n 是比例常数．
(3)在光的折射现象中，光路是可逆的．
图12－1－4
A．当θ1＞45°时会发生全反射现象 B．无论入射角θ1是多大，折射角θ2都不会超 过45° C．当入射角θ1＝60°时，折射角θ2＝30° D．当入射角θ1＝60°时，反射光线与折射 光线垂直 解析：选B.本题入射光线是从光疏介质射向
光密介质，折射角小于入射角，不会发生全 反射现象，选项A不正确．反之，若光线从玻
2．折射率的理解 (1)某种介质的折射率是指光从真空或空气进 入该介质时入射角与折射角的正弦值之 比．如果是从该介质进入空气或真空，则入 射角与折射角的正弦值之比等于折射率的倒 数． (2)介质的折射率实际上指的是绝对折射率， 所谓绝对折射率是指光从真空进入介质时入 射角与折射角的正弦值之比．
(3)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． (4)折射率大小反映了介质的光学性质和入射 光的频率：①折射率越大，说明介质对光的 偏折作用越大，光线偏离原来传播方向的程 度越厉害．②介质对光的折射率越大，说明 该光在介质中的传播速度越小．③相对于同 一介质，折射率越大的光，其频率越大．
图12－1－3
(3)光导纤维 光导纤维简称“光纤”，如图12－1－3所示， 它是非常细的特制玻璃丝(直径在几微米到一 百微米之间)，由内芯和外套两层组成．内芯 的折射率比外套大，光在内芯中传播时，在 内芯与外套的界面上发生全反射．光纤通信 就是利用了全反射原理．
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如图，作出入射点的 法线，可知在入射角相同 的情况下，a光的折射角 大于b光的折射角，由公 sin 1 式 n= ，可得折射率 sin na <n b2，A错误；由于 na<nb知频率νa<νb，B错误 ；由 可知，C正确； c v=
n
当光从光密介质射向光疏介质时才会发生全反 射，水的折射率比空气大，所以无论入射角多 大都不会发生全反射，D错误.
• (3)折射率(绝对折射率n) • 光从真空射入某种介质时入射角正弦与折 射角正弦的比值，叫做这种介质的折射率 sin 1 ， sin
2
• 即n= ． • (4)在折射现象中光路是
可逆的 .
光密 • (5)光密介质和光疏介质两种介质相比较， 光疏 折射率大的介质叫 介质，折射率小的 介质叫 介质. • 注意：光密介质和光疏介质是相对的，如 水相对于空气来说是光密介质，水相对于 酒精来说是光疏介质.
• • • •
光线从光密介质射入光疏介质 (3)全反射条件 入射角大于或等于临界角 ① . ② . 常见的全反射现象有：光导纤维，内窥镜 ，海市蜃楼，沙漠蜃景等.
• 3.棱镜 梯形 • (1)横截面为 三角形 或 的透明体 称为棱镜. • (2)棱镜对光线的偏折作用：如图12-11所示，当光线从空气射入玻璃棱镜时 ，出射光线向底边偏折，偏折角度θ随 棱镜材料的折射率增大而 增大 .
• 折射率
桥梁，在研究同一介质对不同色光的折射率与光速
及波长（频率）关系时，此公式是重要的理论依据 .
sin1 c 是联系几何光学与物理光学的 n sin 2 v
变式训练 2 ： 如图 12-1-7 所示，一个三棱 镜的截面为等腰直角△ ABC ，∠ A 为直角．此 截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射 到 AB 边，进入棱镜后直接射到 AC 边上，并刚 好能发生全反射．该棱镜材料的折射率为 ______.(填入正确选项前的字母)
图Байду номын сангаас2-1-1
• (3)全反射棱镜：横截面是 等腰直角三角形 .的 棱镜叫全反射棱镜.由于光从玻璃射向空气的 临界角大约为42°，故当光从全反射棱镜的 任一边垂直射入时，都发生全反射，如图121-2(甲)、(乙)所示.
图12-1-2
• (4)光的色散 • 白光经过三棱镜后，透射光线在屏上形 成按 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 顺 序排列的彩色光谱，这种现象就叫做光 的 色散 ，如图12-1-3所示.
• 2.全反射 • (1)光从 光密 介质射向 光疏 介质时，当 入射角 超过某一角度 C(临界角)时，折射光线 ，只剩下反射光线的现象叫全反射 . 消失 • (2)临界角C：折射角等于 时的入 射角叫做临界角. 90° • 当光从介质射向真空或空气时有：
1 1 n ,sin C sin C n
3
图12-1-4
•
, C为临界角；当光线从左侧射入时，由折 射定 sin n
sin( C ) • 律有 2 7 可
1 sin C 光线恰好在界面发生全反射时有 n
，联立这两式代入数据
3
• 得 sinα= 点评
•
.
分析光的全反射、临界角问题要注
意： • (1)画出恰好发生全反射的光路图. • (2)找出临界角，利用几何知识分析线
第十二章
光 学 相对论简介
１
光的折射和全反射
• 1.光的折射现象 • (1)光从 一种介质 进入 另一种介质 ，传 播方向发生 改变 的现象称为光的折 射现象. • (2)光的折射定律：折射光线在入射光 线和法线所确定的平面内，折射光线 和入射光线分居于 ，入射角 正弦与折射角 法线两侧 之比为一常数. 正弦
•
折射率与光速及波长（频率）关 彩虹是在雨后因光 系问题 的色散而形成的，如图 12-1-6所示为太阳光射到 空气中的小水珠发生色 散形成彩虹的光路示意 图，a、b为两种从小水 珠中射出的单色光. 图12-1-6
• • • •
以下说法正确的是( ) A.水对a光的折射率大于水对b光的折射率 B.a光的频率大于b光的频率 C.在水珠中a光的传播速度大于b光的传播 速度 • D.逐渐增大入射角，则b光比a光先发生全 反射
6 A. 2 3 C. 2
B. 2 D. 3
图1217
sin 1 1 解析：由n 与n sin 2 sin C 6 解得n . 2
答案：A
• 变式训练1：图12-1-5表示两底面平行的玻 璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光 入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行 光线.光线a在玻璃砖中的光路已给出.画出 光线b从玻璃砖再次出射的光路图，并标出 出射光线与界面法线夹角的度数.
图12-1-5
解析：通过a光线的光路分析，可知玻璃砖的折射 sin 45 率n 2，临界角为45.光线a、b平行， sin 30 则射入玻璃砖后的折射光线仍然平行．当b光线进 入玻璃砖射到CD面上时，发生全反射，从BD面上 折射进入空气中．光路如下图所示．
•
不同频率的色光在同一介质中传播时，该 点评
介质对频率较高的色光折射率大，对频率较低的色 光折射率小.一般来讲，在界面两侧偏折越大的光 线，折射率越大，频率越大，波长越小，临界角越 小，在介质中传播速度越小.根据这一结论，只需 比较水对这两种色光的折射率大小即可判定色光的 频率、波速、波长、临界角大小.
图12-1-3
复色光
• 光的色散表明白光是 ；同时， 紫光 棱镜材料对不同颜色的折射率不同，其中 红光 对 的折射率最大，对 的折射率最小.
•
折射与全反射的综合应用问
题 • 一束单色光由左侧射入盛有清水的薄 壁圆柱形玻璃杯，图12-1-4为过轴线 的截面图，调整入射角α，使光线恰 好在水和空气的界面上发生全反射， 已知水的折射率为 ，求sinα的值. 4