光的折射2015高一夏令營

光的折射折射光線、入射光線與法線處在同一平面內；折射光線和入射光線分別位于法線兩側；當光線從空氣斜射入玻璃中時，折射角小于入射角，且折射角隨入射角的增大而增大；

……初步認識：光線從真空中入射到一塊平行透明板上，入射角為40°，則反射光線和折射光線的夾角可能是[]

A．小于40°B．在40°到100°之間

C．大于40°D．在100°到140°之間DSinθ1/sinθ２1.511.501.501.501.501.501.501.50空氣入射角θ110.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.00折射角θ２6.6013.2019.5025.4030.7035.3038.8041.10玻璃水折射角θ２7.5014.9022.1028.9035.2040.6045.0047.80Sinθ1/sinθ２1.331.331.331.331.331.331.331.33金剛石折射角θ２4.108.1011.9015.4018.5021.0022.9024.00Sinθ1/sinθ２2.422.432.422.422.412.422.412.42結論：1、光從空氣射入同一種介質，入射角的正弦與折射角的正弦比值是一常數；2、光從空氣射入不同介質時，比值不同.

光的折射定律（斯涅爾定律）:（1）折射光線與入射光線、法線處在同一平面內（2）折射光線與入射光線分別位于法線的兩側（3）入射角的正弦與折射角的正弦成正比。斯涅耳折射現象中，光路也是可逆的

光從真空射入另一種介質時，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數n，但是對不同的介質來說，這個常數n是不同的，它是一個反應介質光學性質的物理量，物理學中把光從真空射入某種介質發(fā)生折射時，入射角與折射角的正弦之比n，叫做這種介質的折射率．三、折射率（1）折射率---是光從真空射入某種介質中時的折射率（2）n的大小與介質有關，與i和r無關，對于確定的介質，n是定值，不能說n∝sini或n∝1/sinr（3）折射率無單位

任何介質的折射率皆大于1。SiniSinrn=定義式：幾種介質的折射率：介質折射率空氣1.0028水1.33(4/3)玻璃1.50(3/2)真空本身的折射率=1折射角與光速的關系

研究表明：光在不同介質中的速度不同；某介質的折射率，等于光在真空中的速度c與光在這種介質中的傳播速度υ之比。（n＞1）

人在水上看到物體的像，比實際物體位置偏上，感覺水比較淺。從上向下看,斜插入水中的筷子與豎直方向成45°角，由空氣中向下觀察，看到筷子在水中的部分與豎直方向成的角度為θ，則()

A.θ＜45°B.θ＞45°

C.θ=45D.條件不足，無法判斷B井口大小和深度相同的兩口井，一口是枯井，一口是水井(水面在井口之下)兩井底部各有一只青蛙，則(

)A．水井中的青蛙覺得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星B．枯井中的青蛙覺得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星C．水井中的青蛙覺得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星D．兩只青蛙覺得井口一樣大，睛天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星答案：B解析：青蛙感覺井口的大小與它的視角有關，它看到的星星的多少，跟它的視野有關．作出兩口井的光路圖如圖所示，從圖中可知，枯井中青蛙的視角α比水井中青蛙的視角β要大，所以枯井中青蛙覺得井口大些；而看到井外的范圍是在兩條實線所示光線的范圍內，所以水井中青蛙的視野要大些，能看到更多的星星．假設地球表面不存在大氣層,那么人們觀察到的日出時刻與存在大氣層的情況相比,A.將提前

B.將延后C.在某些地區(qū)將提前,在另一些地區(qū)將延后

D.不變沒有大氣有大氣有大氣，看到太陽更早沒有大氣，將遲一些看到太陽

光線以60°的入射角從空氣射入玻璃中，折射光線與反射光線恰好垂直(真空中的光速c＝3.0×108

m/s)．(1)畫出折射光路圖；(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的傳播速度；(3)當入射角增大或減小時，玻璃的折射率是否變化？說明理由．由它們的相互關系可知分界面是____，入射線是____，介質的折射率為____，光在該介質中的傳播速度為____m/s

．若使入射角增大，則介質的折射率____（填增大或減小或不變）安全門上的觀察孔，直徑d=4cm，門的厚度L=3.464cm，為了擴大向外觀察的范圍，在孔中嵌入折射率為的圓柱形玻璃，圓柱體軸線與門面垂直，如圖所示。從圓柱底面中心看出去，可以看到的門外入射光線與軸線間的夾角稱做視場角。求：嵌入玻璃后的視場角。一個圓柱形筒，直徑為12cm，高16cm，人眼在筒側上方某處觀察，所見筒側的深度為9cm.當筒中盛滿液體時，則人眼又恰能看到筒側的最低點，求：(1)此液體的折射率；(2)光在此液體中的傳播速度一個大游泳池，池底是水平面，池水深1.2m，有一直桿豎直立于池底，浸入水中部分桿是桿全長的一半，當太陽光以與水平方向成37°角射在水面上時，測得桿在池底的影長為2.5m，求水的折射率。把用相同玻璃制成的厚度為d的正方體a和半徑亦為d的半球體b，分別放在報紙上，且讓半球的凸面向上．從正上方分別觀察a、b中心處報紙上的字，下面的觀察記錄中正確的是(

)A．a中的字比b中的字高B．b中的字比a中的字高C．一樣高D．a中的字較沒有玻璃時的高，b中的字和沒有玻璃時的一樣答案：AD已知光線穿過介質Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ時的光路圖如圖3所示，下面說法中正確的是[]

A．介質Ⅱ的折射率最大

B．介質Ⅰ的折射率最大

C．介質Ⅲ的折射率比Ⅰ大

D．光在介質Ⅲ中光速最小CDirir例：光線從空氣中以入射角i射在玻璃磚的上表面上，穿過玻璃磚后，又射入空氣中。如果玻璃磚的上下表面是平行的，求光線從玻璃磚射出后的傳播方向。

單色光經玻璃磚后，側移而傳播方向不變側移量的相關因素？如圖3，一玻璃柱體的截面為半圓形，單色細光束從空氣射向柱體的O點（半圓的圓心），產生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率為，入射角為45°（相應的折射角為24°）?，F保持入射光不變，將半圓柱體繞通過O點垂直于圖面的軸線順時針轉過15°，如圖中虛線所示，則（）。光束1轉過15°光束1轉過30°C.光束2轉過的角度小于15°D.光束2轉過的角度大于15°圖3兩束平行的細激光束,垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上,如圖所示.已知其中一條光線沿直線穿過玻璃,它的入射點是O;另一條光線的入射點為A,穿過玻璃后兩條光線交于P點.已知玻璃截面的圓半徑為R,OA=R/2,OP=R.求玻璃材料的折射率.一半徑為R的1/4球體放置在水平桌面上，球體由折射率為n＝

的透明材料制成．現有一束位于過球心O的豎直平面內的光線，平行于桌面射到球體表面上，折射入球體后再從豎直表面射出，如圖所示．已知入射光線與桌面的距離為求：(1)光線射入球體表面的折射角；(2)光線從球體豎直表面射出時的出射角θ.答案：(1)30°

(2)60°一半圓柱形透明物體橫截面如圖所示，底面AOB鍍銀(圖中粗線)，O表示圓截面的圓心．一束光線在橫截面內從M點入射，經過AB面反射后從N點射出．已知光線在M點的入射角為30°，∠MOA＝60°，∠NOB＝30°.求：

(1)光線在M點的折射角；

(2)透明物體的折射率．

不同介質的折射率不同，我們把折射率較小的介質稱為光疏介質，折射率較大的介質稱為光密介質．光疏介質和光密介質是相對的．θ1θ3NN'AOB空氣θ1θ2空氣NN'AOB介質1介質2介質1相對介質2是光疏介質介質1與介質2相對空氣都是光密介質θ2θ3＞n１＜n2一、光疏介質與光密介質完成下列光路圖

光從光疏介質進入光密介質，折射角____入射角；光從光密介質進入光疏介質，折射角____入射角．

既然光由光密介質射入光疏介質時，折射角大于入射角?？梢灶A料，當入射角增大到一定程度，但還沒有達到900時，折射角就會增大到900。如果入射角再增大，會出現什么現象？思考與討論二、全反射:

當入射角增大到某一角度,使折射角達到900時,折射光完全消失,只剩下反射光,這種現象叫做全反射，這時的入射角叫做臨界角。

θ1θ3光密介質NN'AOC光疏介質

當光線從光密介質射入光疏介質時，如果入射角等于或大于臨界角，就發(fā)生全反射現象．θ1≥臨界角發(fā)生全反射現象全反射的條件：

不同的介質，由于折射率不同，在空氣中發(fā)生全反射的臨界角是不一樣的。請大家計算折射率為n的某種介質在空氣（真空）中發(fā)生全反射時的臨界角C。

思考與討論NA

介質N'O

空氣θ1θ2B

光從介質射入空氣（真空）時，發(fā)生全反射的臨界角C與介質的折射率n的關系是

常見物質的臨界角：水：48.80

玻璃：320-420

金剛石：24.40海市蜃樓(1)氣候條件：當大氣比較平靜且海面與上層空氣溫差較大時，空氣的密度隨溫度的升高而減小，對光的折射率也隨之減?。蚝Ｃ嫔系目諝饷芏缺瓤罩械?，空氣的下層比上層折射率大．我們可以粗略地把空中的大氣分成許多水平的空氣層，如圖所示．(2)光路分析：遠處的景物反射的光線射向空中時，不斷被折射，射向折射率較小的上一層的入射角越來越大，當光線的入射角大到等于臨界角時，就會發(fā)生全反射現象，光線就會從高空的空氣層通過空氣的折射逐漸返回折射率較大的下一層．(3)虛像的形成：當光線進入人的眼睛時，人總認為光是從反向延長線方向發(fā)射而來的，所以地面附近的觀察者就可以觀察到虛像．且虛像成像在遠處的半空中，這就是海市蜃樓的影像．如圖所示．2．“沙漠蜃景”(1)氣候條件：夏天在沙漠里也會看到蜃景，太陽照到沙地上，接近沙面的熱空氣層比上層空氣的密度小，折射率也?。?2)光路分析：從遠處物體射向地面的光線，進入折射率小的熱空氣層時被折射，入射角逐漸增大，也可能發(fā)生全反射．(3)虛像的形成：人們逆著反射光線看去，就會看到遠處物體的倒影，仿佛是從水面反射出來的一樣．沙漠里的行人常被這種影像所迷惑，以為前方有水源而奔向前去，但總是可望而不可及．夏日“淋濕”的馬路如圖所示，在潛水員看來，岸上的所有景物，都出現在一個倒立的圓錐里，為什么？這個圓錐的頂角是多大？1、全反射棱鏡：（截面為等腰直角三角形的棱鏡）45

45

45

45

45

全反射的應用全反射棱鏡典型應用如圖所示，自行車的尾燈采用了全反射棱鏡的原理。它雖然本身不發(fā)光，但在夜間騎行時，從后面開來的汽車發(fā)出的強光照到尾燈后，會有較強的光被反射回去，使汽車司機注意到前面有自行車。尾燈的原理如圖所示，下面說法中正確的是（）A.汽車燈光應從左面射過來在尾燈的左表面發(fā)生全反射B.汽車燈光應從左面射過來在尾燈的右表面發(fā)生全反射C.汽車燈光應從右面射過來在尾燈的左表面發(fā)生全反射D.汽車燈光應從右面射過來在尾燈的右表面發(fā)生全反射C

激光筆發(fā)出的光射入一根彎曲的有機玻璃棒的一端，觀察光傳播的路徑有什么特點。示演2、光導纖維原理：當光在玻璃棒內傳播時，如果從玻璃射向空氣的入射角大于臨界角，光會發(fā)生全反射，于是光在玻璃棒內沿著鋸齒形路線傳播。這就是光導纖維導光的原理。我們常常聽到的“光纖通信”就是利用了全反射的原理，為了說明光導纖維對光的傳導作用，我們做下面的實驗．

光導纖維是非常細的特制玻璃絲，直徑只有幾微米到幾百微米之間，由內芯與外套兩層組成．內芯的折射率比外套的大，光傳播時在內芯與外套的界面上發(fā)生全反射．

把光導纖維聚集成束，使其兩端纖維排列的相對位置相同，圖像就可以從一段傳到另一端了．光導纖維光纖問題

如圖所示，一透明塑料棒的折射率為n,光線由棒的一端面中心射入，當入射角i在一定范圍內變化時，光將全部從另一端面射出。求入射角為i的最大值。

光導纖維的用途很大，醫(yī)學上將其制成內窺鏡，用來檢查人體內臟的內部。內窺鏡的結構

光導纖維在醫(yī)學上的應用光導纖維的用途很大，通過它可以實現光纖通信．光纖

光纖通信的主要優(yōu)點是容量大、衰減小、抗干擾性強．雖然光纖通信的發(fā)展歷史只有20多年的，但是發(fā)展的速度是驚人的．

光導纖維在通信上的應用取一半徑為R、中心有小孔的薄木板，用細線系一小鋼球，并讓細線穿過小孔，讓木板浮在水面上．調整小鋼球的深度，使從水面上各個方向向水中看時，恰好看不到鋼球．利用這個實驗，你能測出水的折射率嗎？若能測出，請說明要測得的物理量及水的折射率的表達式；若不能測出，請說明理由．如圖是一個1/4圓柱體棱鏡的截面圖，圖中E、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線EE1、FF1、GG1、HH1平行于半徑ON,ON邊可吸收到達其上的所有光線.已知該棱鏡的折射率n=5/3,若平行光束垂直入射并覆蓋OM,則光線A.不能從圓孤NF1射出B.只能從圓孤NG1射出C.能從圓孤G1H1射出D.能從圓孤H1M射出B如圖所示，折射率為的直角玻璃棱鏡中<A=700，入射光線垂直于AB面，求光線從棱鏡第一次折射入空氣時的折射角為多大？求證平行于全反射棱鏡斜邊的入射光線，通過棱鏡后的出射光線一定跟入射光線平行。圖中ABCD是用折射率n=2.4的透明介質做成的四棱柱鏡(圖為橫截面圖),∠A==900,∠B=600,AB>BC.現有平行光線垂直入射到棱鏡的AB面上,若每個面上的反射都不能忽略,求出射光線,要求：(1)畫出所有典型光線從入射到射出的光路圖(表示光線進行方向的箭頭只在棱鏡外面的光線上標出即可).(2)簡要說明所畫光路的根據,并說明每條典型光線只可能從棱鏡表面的哪部分射出.

如圖所示，一束光由空氣射到透明介質的A點，入射角為i，則(

)A．當i足夠大時，在A點將發(fā)生全反射

B．當i足夠大時，光從球內向外射出時將發(fā)生全反射C．無論i多大，在A點都不會發(fā)生全反射

D．無論i多大，光從球內向外射出時，都不會發(fā)生全反射【精講精析】光從光密介質射向光疏介質時才可能發(fā)生全反射，因此光在A點由空氣進入介質球時，肯定不能發(fā)生全反射；光從介質球向外射出的入射角i′是隨著i的增大而增大的，且i′的增大只是逐漸接近臨界角，不