第二节光的折射、全反射

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1、第二节光的折射、全反射【基础知识再现】一、光的折射现象图14-2-1光传播到两种介质的分界面上，一部分光进入另一种介质中，并且改变了原来的传播方向，这种现象叫光的折射。1、光的折射定律：同样要抓住“三线（入射光线、折射光线、法线）二角（入射角、折射角）。如图14-2-1所示，光从真空（或空气）进入介质有：2、折射率（n）定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦跟折射角r的正弦之比n，叫做这种介质的折射率。说明：①折射率是表示光线在透明介质界面上发生偏折程度的物理量，与入射角i及折射角r无关。在入射角相同时，对同一

2、种光线、折射率越大，折射光线偏离原方向的程度越大。②折射率和光在介质中传播的速度有关。其中，为介质中光速，为介质折射率，总大于1，故光在介质中的速度必小于真空中的光速。③在折射现象中，当入射角为，折射角也为，这是个特殊现象，但仍是折射现象。二、全反射光照射到两种介质的界面上，光线全部反射回原介质的现象叫全反射。发生全反射的条件：1、从光密介质射向光疏介质。2、入射角大于或等于临界角C。。说明：①光密介质和光疏介质是相对的，如酒精相对于水为光密介质，酒精相对于水晶来说是光疏介质。②光从光密介质到光疏介质时，折射角大于入射角。

3、光从光疏介质射入到光密介质时，折射角小于入射角。图14-2-2③发生全反射时，遵从反射定律及能量守恒。此时折射光的能量已经减弱为零，反射光能量与入射光能量相等。④全反射的应用：光导纤维。三、棱镜、光的色散甲乙图14-2-31、三棱镜可以改变光的行进方向，起控制光路的作用。三棱镜通过二次折射使光产生较大的偏向角，由于介质对不同的单色光的折射率不同，其中紫光折射率最大，红光折射率最小，因此当白光射向三棱镜时，紫光偏折最明显，而红光偏折最小，这就形成了如图14-2-2所示的光的色散现象。直角等腰三棱镜叫全反射棱镜，这样光在玻璃内

4、的入射角大于这一临界值，使光发生全反射，两种使用方法如图14-2-3所示。2、有关色散几个重要结论13（1）各种色光在同一介质中的折射率不同，按红、橙、黄、绿、蓝、靛，紫顺序，折射率不断增加。（2）按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫顺序，光波波长不断减小，频率不断增加，因而光子的能量逐渐增大，在同一介质中的传播速度逐渐减小。（3）同一介质对频率较高的光的折射率较大。（4）同一种色光在不同介质中频率不变。这些结论很重要，以这些结论为线索，可解决涉及传播速度、临界角、光子能量等物理量的众多问题。图14-2-4【范例剖析】例1：如图1

5、4-2-4所示，一储油圆桶，底面直径与高均为d，而桶内油的深度等于桶高的一半时，在A点沿AB方向看去，看到桶底的C点，C、B相距，由此可得油的折射率，图14-2-5光在油中的传播速度m/s。解析：无油时B点射出的光线经油桶边缘达到A点，当桶内盛油时，从C点射出的光线在油面折射后，仍沿AC方向射到A点，CO为入射光线，OA为折射光线，如图14-2-5所示。光线CO从油进入空气，由光的折射定律：图14-2-6∴又∵，光在油中的速度：拓展训练：如图14-2-6所示，人站在距槽边D为L=1.2m处，刚好看到槽底B的位置，人眼睛距地

6、面高度H=1.6m。槽中注满某种液体时，人刚好看到槽底中央O点。求：（1）这种液体的折射率？（2）光在该液体中的传播速度？分析与解答：连接人眼与B点，延长CD为法线，从图中知折射角，连接D与O点，则入射角由折射率公式即可求出液体的折射率n和光在液体中的传播速度因为得故液体的折射率为：n=1.71，光在液体中的传播速度为v=1.75×108m/s点拨：介质的折射率，会从实际问题中找出入射角与折射角，会用求光在介质中的光速。图14-2-7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

7、，水的实际深度约为多少？分析与解答：我们可以从一般的情况着手分析（如图14-2-7）从空气中观察池水深度时，池底M处发出的光线中有一小束经水面折射后进入观察者的眼睛，折射光线的延长线交于点，这就是M的虚像，的位置比实际位置M离水面的距离要近一些。如图，当入射角较小时，的位置在M的正上方有，13，竖直向下看时，相当于d接近于零，有图14-2-8，解后语：为例1的延伸，均属物变浅现象，应注意方法归纳例3：单色细光束射到折射率的透明球表面，光束在过球心的平面内，入射角。研究经折射进入球内后又经内表面反射一次，再经球面折射后射出的

8、光线，如图14-2-8所示（图上已画出入射光和出射光）。（1）在图上画出光线在球内的路径和方向。图14-2-9（2）求入射光与出射光之间的夹角（3）如果入射的是一束白光，透明球的色散情况与玻璃相仿，问哪种颜色光的最大，哪种光的最小？分析与解答：试题给出的光路表明，入射光与出射光相对夹角的平分线（）具有对