光的折射 全反射 光的色散2

1、知識(shí)點(diǎn)1光的折射1折射定律(如圖1231)圖1231(1)內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比(2)表達(dá)式：n12，式中n12是比例常數(shù)(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的2折射率(1)物理意義：折射率僅反映介質(zhì)的光學(xué)特性，折射率大，說明光從真空射入到該介質(zhì)時(shí)偏折大，反之偏折小(2)定義式：n12，不能說n12與sin 1成正比、與sin 2成反比折射率由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的頻率決定(3)計(jì)算公式：n，因?yàn)関c，所以任何介質(zhì)的折射率總大于1.知識(shí)點(diǎn)2光的全反射現(xiàn)象和光的色散1全反射(1)條件：光從光密介質(zhì)射入光

2、疏介質(zhì)入射角大于或等于臨界角(2)現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下反射光(3)臨界角：折射角等于90°時(shí)的入射角，用C表示，sin C.圖1232(4)應(yīng)用：全反射棱鏡光導(dǎo)纖維，如圖1232.2光的色散(1)色散現(xiàn)象：白光通過三棱鏡會(huì)形成由紅到紫七種色光組成的彩色光譜，如圖1233.圖1233(2)成因：由于n紅n紫，所以以相同的入射角射到棱鏡界面時(shí)，紅光和紫光的折射角不同，就是說紫光偏折得更明顯些，當(dāng)它們射出另一個(gè)界面時(shí)，紫光的偏折角最大，紅光偏折角最小知識(shí)點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃的折射率1實(shí)驗(yàn)原理如圖1234所示，當(dāng)光線AO1以一定的入射角1穿過兩面平行的玻璃磚時(shí)，通過插針法找出跟入射光線

3、AO1對(duì)應(yīng)的出射光線O2B，從而求出折射光線O1O2和折射角2，再根據(jù)n12或n算出玻璃的折射率圖12342實(shí)驗(yàn)步驟(1)如圖1238所示，把白紙鋪在木板上圖1235(2)在白紙上畫一直線aa作為界面，過aa上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN，并畫一條線段AO作為入射光線(3)把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上，并使其長(zhǎng)邊與aa重合，再用直尺畫出玻璃磚的另一邊bb.(4)在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2.(5)從玻璃磚bb一側(cè)透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向直到P1的像被P2的像擋住再在bb一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4，使P3能擋住P1、P2的像，P4能擋住P3本身及P1、P2的像

4、(6)移去玻璃磚，在拔掉P1、P2、P3、P4的同時(shí)分別記下它們的位置，過P3、P4作直線OB交bb于O.連接O、O，OO就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向AON為入射角OON為折射角(7)改變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn)3數(shù)據(jù)處理(1)計(jì)算法：用量角器測(cè)量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2.算出不同入射角時(shí)的，并取平均值(2)作sin 1­sin 2圖象：改變不同的入射角1，測(cè)出不同的折射角2，作sin 1­sin 2圖象，由n可知圖象應(yīng)為直線，如圖1236所示，其斜率就是玻璃折射率圖1236(3)“單位圓法”確定sin 1、sin 2，計(jì)算折射率n.以入射點(diǎn)O為圓心，

5、以一定長(zhǎng)度R為半徑畫圓，交入射光線OA于E點(diǎn)，交折射光線OO于E點(diǎn)，過E作NN的垂線EH，過E作NN的垂線EH.如圖1237所示，sin 1，sin 2，OEOER，則n.只要用刻度尺測(cè)出EH、EH的長(zhǎng)度就可以求出n.圖1237光的折射和全反射1.對(duì)折射率的理解(1)公式n中，不論是光從真空射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空，1總是真空中的光線與法線間的夾角，2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角(2)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無關(guān)(3)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)(4)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度

6、越小(5)同一種色光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長(zhǎng)不同，但頻率相同2對(duì)全反射現(xiàn)象的理解(1)光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)例如從水中或玻璃中射入空氣中(2)入射角必須大于或等于臨界角(3)全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解：當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，在入射角逐漸增大的過程中，反射光的能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等于臨界角時(shí)，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，這時(shí)就發(fā)生了全反射例題1(2013·新課標(biāo)全國(guó)卷)如圖12311所示為一光導(dǎo)纖維(可簡(jiǎn)化為一長(zhǎng)玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長(zhǎng)為L(zhǎng)，折射率為n，AB代表端面已知光在真空中的傳播速度為c.(1)為使光線能從玻璃絲的AB 端面?zhèn)鞑サ搅?/p>

7、一端面，求光線在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件；(2)求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L(zhǎng)時(shí)間【審題指導(dǎo)】解答本題時(shí)應(yīng)注意理解以下幾點(diǎn)：(1)分析光的折射和全反射現(xiàn)象及相應(yīng)的臨界現(xiàn)象(2)找到光線從玻璃絲AB端傳到另一端面所需的最長(zhǎng)時(shí)間，即光在側(cè)壁上恰好發(fā)生重反射【遷移應(yīng)用】1.(2013·山東高考)如圖12312所示，ABCD是一直角梯形棱鏡的橫截面，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線由O點(diǎn)垂直AD邊射入，已知棱鏡的折射率，n，ABBC8 cm，OA2 cm，OAB60°.(1)求光線第一次射出棱鏡時(shí)，出射光線的方向(2)第一次的出射點(diǎn)距C_cm.不同光學(xué)器件對(duì)光路

8、的控制作用1.光的色散和各種色光的對(duì)比(1)白光是復(fù)色光，通過三棱鏡發(fā)生光的色散現(xiàn)象，在光屏上形成彩色條紋(2)各種色光中，紅光折射率最小，紫光折射率最大2平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制類別項(xiàng)目平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形的三棱鏡橫截面是圓對(duì)光線的作用通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底面偏折圓界面的法線是過圓心的直線，經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折例題2.(2013·海南高考)如圖12313，三棱鏡的橫截面為直角三角形ABC，A30°，AC平行于光屏MN，與光屏的距離

9、為L(zhǎng).棱鏡對(duì)紅光的折射率為n1，對(duì)紫光的折射率為n2.一束很細(xì)的白光由棱鏡的側(cè)面AB垂直射入，直接到達(dá)AC面并射出畫出光路示意圖，并標(biāo)出紅光和紫光射在光屏上的位置；求紅光和紫光在光屏上的位置之間的距離【遷移應(yīng)用】2.如圖所示是用于某光學(xué)儀器中的一種折射率n1.5的棱鏡現(xiàn)有一束光線沿MN的方向射到棱鏡的AB界面上，入射角的正弦值sin i0.75.求光在棱鏡中傳播的速率及此束光線射出棱鏡后的方向(不考慮返回到AB面上的光線)測(cè)定玻璃的折射率例題3(2012·浙江高考)在“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針，如圖12315甲所示圖12315(1)在丙圖中畫出完整的

10、光路圖；(2)對(duì)你畫出的光路圖進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，求得該玻璃磚的折射率n_(保留3位有效數(shù)字)；(3)為了觀測(cè)光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象，某同學(xué)做了兩次實(shí)驗(yàn)，經(jīng)正確操作插好了8枚大頭針，如圖乙所示圖中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針，其對(duì)應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和_(填“A”或“B”)【遷移應(yīng)用】3在“測(cè)定玻璃折射率”的實(shí)驗(yàn)中(1)操作步驟如下：先在白紙上畫出一條直線aa代表兩種介質(zhì)的界面，過aa上的O點(diǎn)畫出界面的法線NN，并畫一條線段AO作為入射光線把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上，使它的長(zhǎng)邊跟aa對(duì)齊在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像調(diào)整視線方

11、向，直到P1的像被P2擋住再在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P1、P2的像和P3，記下P3、P4的位置移去大頭針和玻璃磚，連接P3、P4作為折射光線，測(cè)量出入射角1與折射角2，填入表格中上述操作步驟中存在嚴(yán)重的缺漏，應(yīng)作的補(bǔ)充是_(2)(多選)實(shí)驗(yàn)中測(cè)出了多組入射角1與折射角2，并作出了sin 1sin 2的圖象如圖12316.則下列說法正確的是()A實(shí)驗(yàn)時(shí)，光線是由空氣射入玻璃B實(shí)驗(yàn)時(shí)，光線是由玻璃射入空氣C玻璃的折射率為0.67D玻璃的折射率為1.51關(guān)于折射率，下列說法正確的是()A根據(jù)n可知，介質(zhì)的折射率與入射角的正弦成正比B根據(jù)n可知，介質(zhì)的折

12、射率與折射角的正弦成反比C根據(jù)n可知，介質(zhì)的折射率與介質(zhì)中的光速成反比D同一頻率的光由第一種介質(zhì)進(jìn)入第二種介質(zhì)時(shí)，折射率與波長(zhǎng)成正比2.(2014·福建省泉州市質(zhì)檢)折射率n的直角玻璃三棱鏡截面如圖1238所示，一條光線從AB面入射，入射角為i(圖中未標(biāo)出)，ab為其折射光線，ab與AB面的夾角60°.則()Ai45°，光在AC面上不發(fā)生全反射Bi45°，光在AC面上發(fā)生全反射Ci30°，光在AC面上不發(fā)生全反射Di30°，光在AC面上發(fā)生全反射3如圖1239所示，一束紅光和一束藍(lán)光平行入射到三棱鏡上，經(jīng)棱鏡折射后，會(huì)聚在屏上同一點(diǎn)，若n1和n2分別表示三棱鏡對(duì)紅光和藍(lán)光的折射率，下列判斷正確的有()An1<n2，a為紅光，b為藍(lán)光Bn1<n2，