光的折射与全反射
光的折射与全反射现象
光的折射与全反射现象折射是光线通过两种不同介质界面时，由于光速在不同介质中的传播速度不同而引起的偏折现象。
而全反射是指光从光密度较大的介质射向光密度较小的介质时，入射角大于临界角时，光线完全被反射回原介质的现象。
这两种光的现象在自然界和各个领域都有广泛的应用。
本文将从光的折射和全反射的基本原理、相关实验以及应用方面进行探讨。
一、光的折射原理光的折射现象是光从一种介质传播到另一种介质时发生的。
其原理可以通过斯涅耳定律来描述，即入射光线、折射光线和法线所成的角度满足下列关系式：\[\dfrac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}=\dfrac{v_1}{v_2}\]其中，\(\theta_1\)为入射角，\(\theta_2\)为折射角，\(v_1\)和\(v_2\)分别为两种介质中的光速。
二、光的折射实验为了观察和研究光的折射现象，科学家们进行了大量的实验。
其中一种经典的实验是朗伯-布鲁斯特实验。
在朗伯-布鲁斯特实验中，一个光束正入射到一个平面玻璃板的表面上，观察到光束被玻璃板折射后的现象。
实验结果表明，当入射角等于特定的角度时，折射光束的折射角为90°，这个特定的角度被称为布鲁斯特角。
布鲁斯特角的大小与入射光线的波长有关，可以通过表达式\(\tan\theta_B=\dfrac{n_2}{n_1}\)计算，其中\(n_1\)和\(n_2\)分别为两种介质的折射率。
三、全反射现象当光从光密度较大的介质射向光密度较小的介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射现象。
临界角是指入射角等于折射角的特定角度。
\(\sin\theta_c=\dfrac{n_2}{n_1}\)。
在临界角之内，光线会发生折射；而在临界角之外，光线则会被完全反射回原介质。
全反射现象在光纤通信中得到了广泛应用。
光纤是一种可以将光信号进行传输的细长光导纤维。
当光从一段光纤的末端射入时，光在光纤的芯部垂直射入，然后通过光纤的全反射现象不断传播，最终到达另一端。
光的折射和全反射
光的折射和全反射光的折射和全反射是光在不同介质中传播时常见的现象。
了解光的折射和全反射，能够帮助我们理解光的传播规律以及光在光纤通信等领域的应用。
一、光的折射光的折射指的是光射入不同介质时，由于介质的光密度不同，光线的传播方向发生改变的现象。
根据斯涅尔（Snell）定律，光在两种不同介质之间传播时，入射角和折射角之间的关系为：n₁sinθ₁ =n₂sinθ₂。
其中，n₁和n₂分别为两种介质的折射率，θ₁为入射角，θ₂为折射角。
根据这个定律，当光从光密度较大的介质（高折射率）射入光密度较小的介质（低折射率）时，光线向法线方向偏离；而当光从光密度较小的介质射入光密度较大的介质时，光线朝法线方向靠拢。
光的折射现象在我们生活中随处可见，比如光通过玻璃、水等介质时会发生折射。
这一现象也是为什么在水中看到的物体会有折断的视觉效果。
二、全反射全反射是指光射入光密度较小的介质时，折射角大于90度，无法从介质中传播到光密度较大的介质中的现象。
当光从光密度较大的介质射入光密度较小的介质时，若入射角超过临界角，光将完全被反射，无法透过界面。
临界角的大小与两种介质的折射率有关，公式为：θc =arcsin(n₂/n₁)。
其中，θc为临界角，n₁和n₂分别为两种介质的折射率。
全反射在光纤通信中起着重要作用。
光纤的工作原理便是基于光的全反射。
光信号在光纤中通过多次全反射进行传播，从而实现信息的传输。
光纤的高速传输和远距离传输能力得益于光的全反射特性。
除了光纤通信，全反射还应用于显微镜、光导板等光学仪器中。
在显微镜中，通过目镜和物镜的组合，利用全反射的原理使得显微镜能够放大微小物体的图像。
光导板则是利用全反射将光线从一侧引导到另一侧，可以实现光的聚光和分光效果。
总结：光的折射和全反射是光在不同介质中传播时所呈现出的现象。
光的折射遵循斯涅尔定律，表示光线在入射介质和折射介质之间传播时，入射角和折射角之间的关系。
全反射则是当光从光密度较大的介质射入光密度较小的介质时，折射角大于90度，无法透过介质传播的现象。
光的折射与全反射
光的折射与全反射光是一种电磁波，在传播过程中会遇到不同介质的边界，如空气和水、空气和玻璃等。
当光从一个介质传播到另一个介质时，会出现折射和全反射现象。
本文将介绍光的折射和全反射的原理以及相关应用。
一、光的折射原理光的折射是指当光从一种介质传播到另一种介质时，由于介质密度不同，其传播速度也会发生变化，从而导致光线改变传播方向的现象。
光的折射遵循斯涅尔定律，即入射光线、折射光线以及法线三者在同一平面上，并且入射角和折射角之间满足以下关系：n1*sinθ1 = n2*sinθ2其中，n1和n2分别表示两种介质的折射率，θ1为入射角，θ2为折射角。
光的折射现象可以解释为光在不同介质中传播速度不同导致的，当光从光密度较高的介质传播到光密度较低的介质时，折射角度会增大；而当光从光密度较低的介质传播到光密度较高的介质时，折射角度会减小。
二、全反射现象全反射是指当光由光密度较高的介质射向光密度较低的介质时，入射角大于临界角时，光线不会穿过界面，而是完全反射回原介质的现象。
临界角是指入射角的临界值，当入射角大于临界角时，光线会发生全反射。
临界角的计算公式为：θc = arcsin(n2/n1)其中，n1和n2分别表示两种介质的折射率，θc为临界角。
全反射现象在光纤通信中得到广泛应用。
光纤是一种以光信号作为信息传输的介质，借助光的全反射特性，可以实现信号在光纤内的长距离传输。
光纤具有小损耗、大带宽等优点，被广泛应用于电话、网络等通信领域。
三、光折射与实际应用光的折射现象在我们日常生活中也有许多实际应用。
例如，透镜是利用光折射原理制成的光学元件，能够使光线发生折射从而实现对光的集中、分散等功能。
透镜广泛应用于照相机、望远镜、显微镜等光学仪器中。
另外，眼睛的角膜和晶状体也是利用光的折射原理实现对光的聚焦。
当光进入眼睛时，经过角膜和晶状体的折射作用，最终在视网膜上形成清晰的像，使我们能够看到周围的物体。
四、总结光的折射和全反射是光在不同介质中传播时的常见现象。
光的折射与全反射
光的折射与全反射光，在进入不同介质时会发生折射和全反射的现象。
折射是光线通过介质界面时，其传播方向改变的现象；而全反射则是指光线从光密介质射入光疏介质时，若入射角大于临界角，光线完全反射的现象。
本文将介绍光的折射和全反射的原理、应用以及相关实验。
一、光的折射原理及规律光的折射现象是由于光在不同介质中传播速度不同而引起的。
当光从一种介质射向另一种介质时，光线的传播方向会改变，这就是折射现象。
根据折射现象，我们可以得出光的折射规律，即斯涅尔定律。
斯涅尔定律数学表达式为：n1*sinθ1 = n2*sinθ2其中，n1和n2分别表示两种介质的折射率，θ1和θ2分别表示入射角和折射角。
二、全反射的发生条件及特点全反射是光线从折射率较大的介质射入折射率较小的介质时发生的一种现象。
当光线由光密介质射入光疏介质时，入射角大于临界角时会发生全反射。
临界角是指使光线发生全反射的最小入射角。
当入射角大于临界角时，光线将完全反射回原介质，不再折射出去。
全反射具有以下特点：1. 光线完全反射回原介质，不会透射到另一种介质中；2. 全反射只在光线由光密介质射向光疏介质时发生；3. 光线由高密度介质射向低密度介质时，临界角较小，全反射较容易发生。
三、光折射与全反射的应用1. 光纤通信：光纤利用光的全反射原理进行信号传输。
激光或光源发出的光信号通过光纤内部的全反射进行传输，使得信号的损耗极小。
这种技术广泛应用于现代通信系统中。
2. 护目镜与望远镜设计：为了实现光的折射和全反射，护目镜和望远镜的透镜都是经过精心设计的。
通过合理设计透镜的曲率和对光的折射率调控，可以使光线经过折射或全反射后经视网膜聚焦，从而实现清晰的景象观察。
3. 鱼缸效应：当把一个物体从空气放入水中时，由于光在空气和水之间的折射率不同，产生了光线的折射。
观察者在空气中看到的物体位置和形状与实际位置和形状不同，从而给人产生了物体“变形”的错觉，这就是鱼缸效应。
四、光折射与全反射的实验为了直观地观察光的折射和全反射现象，可以进行一些简单的实验。
光的折射与全反射
光的折射与全反射光是一种电磁波，当它在两种介质之间传播时，会发生折射现象。
折射是光线在通过两种不同介质界面时改变传播方向的现象。
而当光线在某些情况下无法通过介质界面而全部反射回原介质中时，我们称之为全反射。
一、光的折射光的折射是指当光线从一种介质进入另一种介质时，由于介质的折射率不同，光线传播方向会发生改变的现象。
根据斯涅尔定律（也称为折射定律），光线在两种介质之间传播时，入射角（光线与法线的夹角）和折射角满足下列关系：\[n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2\]其中，\(n_1\)和\(n_2\)分别表示两种介质的折射率，\(\theta_1\)和\(\theta_2\)分别表示入射角和折射角。
当光线从光密介质（折射率较大）进入光疏介质（折射率较小）时，根据折射定律，光线会朝离法线远的方向偏折。
而当光线从光疏介质进入光密介质时，光线会朝离法线近的方向偏折。
二、全反射全反射是指当光线从折射率较大的介质射向折射率较小的介质，入射角大于临界角时，光线无法穿过界面，而全部反射回原介质的现象。
临界角是指使得入射角等于临界角时，折射角为90度的入射角。
当光线从折射率较大的介质射向折射率较小的介质时，根据折射定律可以发现，当入射角大于临界角时，折射角将变成一个无解的虚数，即光线无法折射出去。
此时，发生全反射现象，光线会沿着入射介质表面进行反射，全部回到原介质中。
三、应用与实例光的折射和全反射在日常生活和实际应用中有着广泛的应用。
1. 光纤通信：光纤的高折射率使得光线能够在光纤中通过多次全反射而传输。
光纤通信利用光的全反射特性，将光信号通过光纤传输，实现高速可靠的通信。
2. 显微镜：显微镜利用光的折射现象，通过将光线折射并聚焦到样本上，使得人眼能够看到微小物体的放大图像。
3. 水下观察窗：水下观察窗通常使用玻璃或有机玻璃材料制作，利用光的折射和全反射现象，使得人们能够在水上观察到水下的景象。
光的折射与全反射
光的折射与全反射光是一种电磁波，当它在介质中传播时，会因为介质的不同而产生折射现象。
折射现象是指光线从一种介质到另一种介质时方向的改变。
而当光线从一种密度较大的介质射入到密度较小的介质中，会出现全反射现象。
本文将就光的折射与全反射进行深入探讨。
一、光的折射在了解光的折射之前，我们需要了解两个重要的量：入射角和折射角。
入射角是指光线射入介质的方向与法线之间的夹角，而折射角是指光线在介质中传播时的方向与法线之间的夹角。
根据斯涅尔定律，光的折射遵循以下公式：n₁sinθ₁=n₂sinθ₂，其中n₁和n₂分别代表两种介质的折射率，θ₁和θ₂分别代表光线的入射角和折射角。
我们可以通过一个简单的实例来理解光的折射现象。
当一束光线从空气射入水中时，由于水的折射率大于空气，光线的入射角变大，从而折射角也变大。
这个现象使得光线的方向发生了改变，光线似乎发生了弯曲。
这就是光的折射。
二、全反射当光线从密度较大的介质射入到密度较小的介质中时，如果入射角大于一个临界角，就会发生全反射现象。
全反射是指光线完全被反射回原介质，不发生折射的现象。
在了解全反射之前，我们需要了解临界角。
临界角是指光线从一种介质射入另一种介质时的入射角，使得折射角为90度。
临界角与两种介质的折射率有关，可以通过公式sinθc=n₂/n₁推导得出，其中n₁和n₂分别代表两种介质的折射率。
当光线从光密介质射入光疏介质时，如果入射角大于临界角，光线将会发生全反射。
这种情况会在一些实际应用中产生很有趣的效果，比如光纤通信中的信号传输。
三、光的折射与人类生活光的折射与全反射在人类生活中有着广泛的应用。
1. 鱼眼镜头鱼眼镜头是一种广角镜头，它利用了光的折射原理来获取较大视角。
鱼眼镜头的设计模拟了鱼类眼睛的形状，通过光线在球形镜片上的折射，使得图像能够在相机上呈现出弯曲的效果，从而拍摄到更广阔的场景。
2. 显微镜显微镜通过光的折射原理来放大和观察微小的物体。
光线在镜片与物体间的折射和散射使得物体的细节被放大，从而能够更清晰地观察微观世界。
光的折射与全反射
光的折射与全反射光是一种电磁波，当光从一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象。
同时，当光从一个介质射入另一个介质时，入射角和折射角的关系可以用斯涅尔定律来描述。
除了正常折射外，当光从光密介质射入光疏介质时，入射角大于临界角时会发生全反射现象。
在本文中，我们将详细讨论光的折射和全反射的原理及应用。
一、光的折射光的折射是指光在两种介质交界处传播方向的改变。
当光从一种介质（如空气）射入另一种介质（如水或玻璃）时，光的传播速度会发生变化，导致光线的传播方向改变。
光的折射现象可以通过斯涅尔定律来描述，其数学表达式为：n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂，其中n₁和n₂分别为两种介质的折射率，θ₁和θ₂分别为入射角和折射角。
例如，当光由空气射入水中时，水的折射率约为1.33，而空气的折射率约为1。
假设入射角为30°，根据斯涅尔定律可求得折射角为约为22°。
这意味着光线在水中的传播方向发生了改变。
二、全反射全反射是指当光从光密介质射入光疏介质时，入射角大于临界角时发生的现象。
在全反射中，光线完全被折射回原介质中，不再传播到另一种介质中。
临界角是指光从一种介质射入另一种介质时，入射角使得折射角为90°的角度。
当入射角大于临界角时，光发生全反射。
临界角的计算公式为θc = arcsin(n₂/n₁)，其中n₁和n₂分别为两种介质的折射率。
若入射角大于临界角，光就不会通过界面，而是完全反射。
全反射现象在实际中有着广泛的应用。
例如，光纤通信中的光信号传输就是基于全反射原理。
光纤的芯部材料具有较高的折射率，而包覆在芯部周围的包层材料的折射率较低。
当光线射入光纤中时，由于入射角大于临界角，光经过多次的全反射而一直在光纤内传播，从而实现信号的传输。
三、光的折射与全反射的应用光的折射与全反射有着广泛的应用。
除了光纤通信之外，它还应用在摄影、显微镜、望远镜等设备中。
在摄影中，我们利用透镜的折射原理使光线聚焦在胶片或感光元件上，从而形成清晰的图像。
光的折射和全反射
彩虹是悬浮于空气中的大量小水珠对阳光的色散造 成的，如图所示为太阳光照射到空气中的一个小水 珠发生全反射和色散的光路示意图，其中a、b为两 束频率不同的单色光。对于这两束光，以下说法中 B 正确的是 （ ） A．单色光a比单色光b的频率高 B．由水射向空气，a光发生全反射的临界角大于b光 发生全反射的临界角 太阳光 C．在水中a光的传播速度小 于b光的传播速度 小水珠 D．如果b光能使某金属发生 b 光电效应，则a光也一定能使 a 该金属发生光电效应
四、光的折射 1．折射现象：光从一种介质进入另一种介质，传播 方向发生变化的现象． 2．折射定律 (1)折射光线跟入射光线和法线在同一平面． (2)折射光线和入射光线分居在法线的两侧． (3)入射角的正弦跟折射角的正弦值成正比． 3．在折射现象中光路是可逆的． 五、折射率 1．定义：光从真空射入某种介质，入射角的正弦跟 折射角的正弦之比，叫做介质的折射率． 【注意】 光从真空射入介质．
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．
第十二章
光
第一节 光的折射 全反射
一、光的直线传播
1．光源：本身能够自行发光的物体叫光源．可分为 自然光源与人造光源． 2．光线：代表光的有箭头的直线叫光线． 光线也是一个理想化的物理模型，是描述光的传播 的有效方法，是在对细光束的抽象的基础上建立起 来的，其作用类似电场线、磁感线．不能将光线理 解为很细的光束． 3．光的直线传播 光在同种均匀介质中沿直线传播．小孔成像和影的 形成都有力证明了光的这一特性．
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高考调研 ·高三总复习 ·物理
2．三种常见光路
平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球)
光路图
通过平行玻璃砖 通 过 三 棱 镜 的 光 圆界面的法线是 对光线 的作用 的光线不改变传 线经两次折射后， 过圆心的直线， 经 播方向，但要发 出 射 光 线 向 棱 镜 过两次折射后向 生侧移． 底面偏折． 圆心偏折.
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高考调研 ·高三总复习 ·物理
(2017· 江苏 ) 人的眼球可简化 为如图所示的模型，折射率相同、半径 不同的两个球体共轴，平行光束宽度为 D，对称地沿轴线方向射入半径为 R 的 小球， 会聚在轴线上的 P 点． 取球体的折射率为 2， 且 D＝ 2R， 求光线的会聚角 α.(示意图未按比例画出)
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二、全反射 定义 光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时， 折射光线将消失，只剩下反射光线的现象． 条件 ①光从光密介质射向光疏介质．②入射角大于等于临界角． 临界角 折射角等于 90°时的入射角 C.当光从光密介质射向真空时， 1 sinC＝ . n
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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． sinθ 1 (2)定义式：n＝ . sinθ 2 (3)物理意义：反映介质的光学特性，折射率越大，光从真空 射入到该介质时偏折越大． c (4)折射率与光速的关系式：n＝ ，因 v<c，故任何介质的折 v 射率总大于 1.
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nsini1＝sinr1 nsini2＝sinr2 由题意：r1＋r2＝90° 1 联立得：n ＝ 2 sin i1＋sin2i2
2
由图中几何关系可得：sini1＝ 3 l 2
1 ； 2＝ l 17 4l2＋ 4
1 l 2
sini2＝
3 2＝ 5 9l 2 4l ＋ 4
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全国名校高中物理优质学案、专题汇编（附详解）
14. 3
光的折射与全反射
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知 识 清 单
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一、光的折射 折射定律 (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． sinθ 1 (2)表达式： ＝n12. sinθ 2 (3)在光的折射现象中，光路是可逆的．
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考点一
折射定律及折射率的应用
1．计算折射率注意“三点” (1)注意入射角、折射角均为光线与法线的夹角． (2)注意折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关． (3)注意当光从介质射入真空时，要利用光路的可逆性，转化 sinθ1 为光从真空射入介质，再应用公式 n＝ 计算． sinθ2
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【答案】
该玻璃的折射率为 1.43.
【解析】 由题意， 结合光路的对称性与光路 可逆可知， 与入射光相对于 OC 轴对称的出射光线 一定与入射光线平行， 所以从半球面射入的光线经 折射后，将在圆柱体底面中心 C 点反射，如图： 设光线在半球处的入射角为 i，折射光线的折 射角为 r，则： sini＝nsinr①
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【答案】
光线的会聚角 α 是 30°. D 2 2 设入射角为 i.由几何关系得：sini＝ ＝ ， R 2
【解析】
解得：i＝45° sini 由折射定律有：n＝ ， sinr 解得折射角为：r＝30° α 且由几何关系有：i＝r＋ ， 2 解得：α＝30°
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联立得：n＝1.55
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方法提炼 解决光的折射问题的思路 (1)根据题意画出正确的光路图． (2)利用几何关系确定光路中入射角和折射角． (3)利用折射定律、折射率公式求解． (4)注意：在折射现象中光路是可逆的．
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(2017· 课 种透明液体，过容器中心轴 DD′、垂直于左右 两侧面的剖面图如图所示． 容器右侧内壁涂有反 光材料， 其他内壁涂有吸光材料． 在剖面的左下角处有一点光源， 已知由液体上表面的 D 点射出的两束光线相互垂直， 求该液体的 折射率．
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(2017· 课标全国Ⅰ)如图，一玻璃工件的上 半部是半径为 R 的半球体，O 点为球心；下半部是 半径为 R、高为 2R 的圆柱体，圆柱体底面镀有反射 膜．有一平行于中心轴 OC 的光线从半球面射入， 该光线与 OC 之间的距离为 0.6R.已知最后从半球面射出的光线 恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)．求该玻璃的折射率．
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三、光的色散 三棱镜对光的色散现象说明以下规律：
颜色 红橙黄绿青蓝紫 频率 ν 低―→高 同一介质中折射率 小―→大 同一介质中速度 大―→小 波长 大―→小 临界角 大―→小 通过棱镜的偏折角 小―→大
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考 点 讲 练
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sinr sin（i－r） 由正弦定理得： ＝ ② 2R R 由几何关系可知， 入射点的法线与 OC 之间的夹角也等于 i， 该光线与 OC 之间的距离：L＝0.6R L 0.6R 则：sini＝ ＝ ＝0.6③ R R 6 由②③得：sinr＝ ④ 205 由①③④得：n＝ 2.05≈1.43.
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【答案】
该液体的折射率为 1.55.
【解析】 设从光源发出的光直接射到 D 点 的光线的入射角为 i1，折射角为 r1，在剖面内作 光源相对于镜面的对称点 S′，连接 S′D，交镜 面于 E 点，由光源射向 E 点的光线反射后由 ED 射向 D 点，设入射角为 i2，折射角为 r2，如图； 设液体的折射率为 n，由折射定律：