1、第26讲 光的折射、全反射,突破一 折射定律及折射率的理解,突破二 全反射现象,突破三 光的色散,重难突破,教材研读,1.判断下列说法正误: (1)光发生反射现象时一定伴随着折射现象。 ( ) (2)光从空气射入水中,光的传播速度一定增大。 ( ) (3)折射率跟折射角的正弦成正比。 ( ) (4)只要入射角足够大,就能发生全反射。 ( ) (5)已知介质对某单色光的临界角为C,则该介质的折射率等于 。 ( ),(6)光的颜色取决于折射率。 ( ) (7)只有频率相同的两列光波才能产生干涉。 ( ) (8)在双缝干涉实验中,双缝的作用是使白光变成单色光。 ( ) (9)阳光下茂密的树荫中地面上
2、的圆形亮斑是光的衍射形成的。 ( ) (10)自然光是偏振光 ( ),2.一束可见光从空气进入某介质后,变为a、b两束单色光。如果光束b 是蓝光,则光束a可能是 ( A )A.紫光 B.黄光 C.绿光 D.红光,3.在完全透明的水下某深处放一点光源,在水面上可见到一个圆形的透 光圆面,若透光圆面的半径匀速增大,则光源正 ( D ) A.加速上长 B.加速下降 C.匀速上升 D.匀速下降,突破一 折射定律及折射率的理解,重难突破,1.对折射率的理解 (1)公式n= 中,不论是光从真空射入介质,还是从介质射入真空,1总是真空中的光线与法线间的夹角,2总是介质中的光线与法线间的夹角。 (2)折射率与
3、入射角的大小无关,与介质的密度无关,光密介质不是指密 度大的介质。,(3)折射率的大小不仅与介质本身有关,还与光的频率有关。同一种介 质中,频率越大的色光对应折射率越大,传播速度越小。,(4)同一种色光,在折射率不同的介质中虽然波速、波长不同,但频率不变。,2.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体对光路的控制,典例1 (多选)如图所示,截面为ABC的玻璃直角三棱镜放置在空气中,宽度均为d的紫、红两束光垂直照射三棱镜的一个直角边AB,在三棱镜的另一侧放置一平行于AB边的光屏(足够宽),屏的距离远近可调,在屏上出现 紫、红两条光带,可能是 ( CD ) A.紫色光带在上,红色光带在下,紫色光带较宽 B.紫色
4、光带在下,红色光带在上,紫色光带较宽 C.红色光带在上,紫色光带在下,红色光带较宽 D.红色光带在下,紫色光带在上,红色光带较宽,解析 紫光的频率比红光大,故三棱镜对紫光的折射率比对红光的大, 通过三棱镜后紫光偏离入射方向的角度大,故在屏上形成的光带比红光 窄。当光屏离三棱镜的距离适当时,紫光既可以在红光的上面,也可以 在红光的下面。故C、D选项正确。,规律总结 折射率的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.折射率越大,说明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。,1-
5、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 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。,与M点的距离为:d1=R tan 30 激光束的入射角i=60,设其折射角为,由几何关系可知,折射光线形成 的光斑P2与M点间距为:d2= 据题意有:d1+d2=d 联立各式并代入数据解得: = ,即=30 折射率:n= = = 。,解析 n= = ,选项A错、B对。当光线从介质中射向真空中时, 随入射角增大折射角增大,当折射角等于90时,即发生
6、全反射,此时入射 角为C,则有n= = ,解得C=45,即入射角大于等于45时可发生全 反射现象,选项C对,D错。,2-1 (多选)如图,一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖,O点为该玻璃砖截 面的圆心,下图能正确描述其光路的是 ( AC ),解析 光束沿玻璃砖半径射向O点,在界面处入射角大于临界角时,发生 全反射,小于临界角时,在空气中的折射角大于入射角,A正确,C错误;当 光束由空气射向玻璃砖时,由发生全反射的条件可知B错误;在玻璃中的 折射角应小于入射角,D错误。,2-2 学校水平地面上有两栋相同高度的教学楼A和B相距较近,白天B 楼对A楼有阳光遮挡,某时刻沿B楼楼顶边缘照射的太阳光恰好落在A
7、楼 的C点,已知C点与A楼楼顶的高度差为h=6 m,A楼与B楼间距为d=18 m,截面如图所示。在B楼楼顶边缘安置一个底面为扇形的柱状透明物 体,扇形的半径为R= m、圆心角为150,圆心在楼顶边缘,扇形柱体的 一个侧面紧贴竖直墙壁,这样就可以使A楼C点下方一定区域在此时刻 获得光照。(可将太阳光当做平行单色光处理,且光在该透明物体中的 折射率为n= ,结果可用根式表示),(1)求发生全反射的临界角。 (2)求安装了上述透明物体后可使此时刻的太阳光最大能到达C点正下 方多大距离处。,答案 (1)60 (2)10 m,解析 (1)作出光路图,如图所示,(2)成因:棱镜对不同色光的折射率不同,对红
8、光的折射率最小,红光通过 棱镜后的偏折程度最小,对紫光的折射率最大,紫光通过棱镜后的偏折 程度最大,从而产生色散现象。,2.各种色光的比较,典例3 对下列现象解释不正确的是 ( A )A.图甲和泊松亮斑的原理一样 B.图乙和三棱镜色散的原理一样 C.图丙和利用光学技术检查镜面的平整程度的原理一样 D.图丁和偏振太阳镜的原理一样,解析 沙漠蜃景是光的折射和全反射现象,而泊松亮斑的原理是光的衍 射,它们的原理不相同,故A错误;彩虹是光的折射,而三棱镜色散也是光 的折射,原理相同,故B正确;彩色的肥皂泡是光的干涉,而检查镜面的平 整程度是光的干涉现象,它们原理也相同,故C正确;立体电影是光的偏 振,
9、偏振太阳镜也是光的偏振现象,它们的原理相同,故D正确。本题选 错误的选项,故选A。,3-1 一束白光从顶角为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 ( B ) 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,解析 白光从AB面射入玻璃后,由于紫光偏折程度大,从而到达另一侧 面AC时的入射角较大,且因玻璃对紫光的折射率大,sin C=1/n,则其临界 角最小,故随着入射角i 的减小,进入玻璃后的各
10、色光中紫光首先发生全 反射不从AC面射出,后依次是蓝、青、绿、黄、橙、红光发生全反射 而不从AC面射出。,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,经折射后射出a、b两束光线。则 ( ABD ) 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角逐渐变大, 则折射光线a首先消失,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 折射率较大,a光的频率较大,波长较短,B正确,C不正确;根据n= 知vavb, A正确;随着入射角增大,a光的折射角先达到90,D正确。,
