第5講.光及折射和全反射

1、第5講：光的反射、折射和全反射知識(shí)歸納1、光源：能夠自行發(fā)光的物體2、光的直線傳播：光在_中沿直線傳播，各種頻率的光在真空中傳播速度：C_；各種頻率的光在介質(zhì)中的傳播速度_在真空中的傳播速度，即 v_C。3、光的反射（1）反射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)的界面上，_。（2）反射定律：反射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，且反射光線和人射光線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角（3）分類：光滑平面上的反射現(xiàn)象叫做_。發(fā)生在粗糙平面上的反射現(xiàn)象叫做_。它們都遵循反射定律（4）光路可逆原理：所有幾何光學(xué)中的光現(xiàn)象，光路都是_4、光的折射（1）折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)，。（2）折射定律：折

2、射光線、入射光線跟法線在同一平面內(nèi)，折射光線、入射光線分居法線兩側(cè)，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比（3）在折射現(xiàn)象中光路是可逆的（4）折射率定義：光從真空射入某種介質(zhì),_,叫做介質(zhì)的折射率注意：指光從真空射入介質(zhì)公式：_，折射率總大于1即n1各種色光性質(zhì)比較：紅光的頻率_， n_，在同種介質(zhì)中（除真空外）V最大，最大，從同種介質(zhì)射向真空時(shí)全反射的臨界角C最大，以相同入射角在介質(zhì)間發(fā)生折射時(shí)的偏折角最小（注意區(qū)分偏折角和折射角）。兩種介質(zhì)相比較，折射率_的叫光密介質(zhì)，折射率_的叫光疏介質(zhì)5、全反射（1）全反射現(xiàn)象：光照射到兩種介質(zhì)界面上時(shí)，_的現(xiàn)象（2）全反射條件：_、_（3）臨界角公式：光線

3、從某種介質(zhì)射向真空（或空氣）時(shí)的臨界角為C，則sinC=1/n=v/c（4）全反射棱鏡橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡。選擇適當(dāng)?shù)娜肷潼c(diǎn)，可以使入射光線經(jīng)過(guò)全反射棱鏡的作用在射出后偏轉(zhuǎn)90o或180o。要特別注意兩種用法中光線在哪個(gè)表面發(fā)生全反射。（5）平行玻璃磚當(dāng)光線從上表面入射，從下表面射出時(shí)，其特點(diǎn)是： 出射光線和入射光線_；各種色光在第一次入射后就發(fā)生色散；射出光線的側(cè)移和折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關(guān)；可利用玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率。（看選修3-4第46頁(yè)實(shí)驗(yàn)）（6）光導(dǎo)纖維全反射的一個(gè)重要應(yīng)用就是用于光導(dǎo)纖維（簡(jiǎn)稱光纖）。光纖有內(nèi)、外兩層材料，其中內(nèi)層是光密介質(zhì)，外層是光疏

4、介質(zhì)。光在光纖中傳播時(shí)，每次射到內(nèi)、外兩層材料的界面發(fā)生全反射。這樣使從一個(gè)端面入射的光，經(jīng)過(guò)多次全反射能夠沒(méi)有損失地全部從另一個(gè)端面射出。典型例題：1光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播。以下關(guān)于光導(dǎo)纖維的說(shuō)法正確的是 （ ） A.內(nèi)芯的折射率比外套大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射B.內(nèi)芯的折射率比外套小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面 發(fā)生全反射ab空氣玻璃C.內(nèi)芯的折射率比外套小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生折射D.內(nèi)芯的折射率與外套的相同，外套的材料有韌性，可以起保護(hù)作用2一束復(fù)色光由空氣射向玻璃，發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光，其傳播方向如圖所示。設(shè)玻璃

5、對(duì)a、b的折射率分別為na和nb，a、 b在玻璃中的傳播速度分別為va和vb，則（ ）A.na>nbB.na<nbC.v a>vbD.va<vb3一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚，經(jīng)折射分成兩束單色光a、b。已知a光的頻率小于b光的頻率。下列哪個(gè)光路圖可能是正確的？（ ）4、如圖所示為一塊建筑用幕墻玻璃的剖面圖，在其上建立直角坐標(biāo)系xoy，設(shè)該玻璃的折射率沿y軸正方向均勻發(fā)生變化?，F(xiàn)有一單色光a從原點(diǎn)O，以某一入射角由空氣射入該玻璃內(nèi)部，且單色光a在玻璃內(nèi)部的傳播路徑如圖中實(shí)線所示。則玻璃的折射率沿y軸正方向發(fā)生變化的情況是（）A折射率沿y軸正方向均勻減小B折射率

6、沿y軸正方向先均勻減小后均勻增大C折射率沿y軸正方向均勻增大D折射率沿y軸正方向先均勻增大后均勻減小5如圖16所示，一儲(chǔ)油圓桶底面直徑和高均為，桶內(nèi)無(wú)油時(shí)，從點(diǎn)恰好看到桶底邊緣上的點(diǎn)，當(dāng)桶內(nèi)盛油的深度等于桶高的一半時(shí)，在點(diǎn)沿方向看去，恰好看到桶底上的點(diǎn)，其中BC=d/4。求（1）這種油的折射率n，（2）光在油中的傳播速度v6一束單色光由左側(cè)射入盛有清水的薄壁圓柱形玻璃杯，如圖為過(guò)軸線的截面圖，調(diào)整入射角，光線恰好在水和空氣的界面上發(fā)生全反射，已知水的折射率為，求的值。ABCDPOMN7如圖，一透明球體置于空氣中，球半徑R=10cm，折射率n.MN是一條通過(guò)球心的直線，單色細(xì)光束AB平行于MN射

7、向球體，B為入射點(diǎn)， AB與MN間距為5cm，CD為出射光線.補(bǔ)全光路并求出光從B點(diǎn)傳到C點(diǎn)的時(shí)間；求CD與MN所成的角.（需寫出求解過(guò)程）8、如圖所示，一條長(zhǎng)度為L(zhǎng)=5.0m的光導(dǎo)纖維用折射率為的材料制成。一細(xì)束激光由其左端的中心點(diǎn)以= 45°的入射角射入光導(dǎo)纖維內(nèi)，經(jīng)過(guò)一系列全反射后從右端射出。求：該激光在光導(dǎo)纖維中的速度v是多大？該激光在光導(dǎo)纖維中傳輸所經(jīng)歷的時(shí)間是多少？9、在做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí):(1)甲同學(xué)在紙上正確畫出玻璃磚的兩個(gè)界面ab和cd，但在做插針實(shí)驗(yàn)觀察前不慎將玻璃磚向ab方向平移了一些，如圖甲所示，其后的操作都正確，但在畫光路圖時(shí)，把入射光線和出射光線分別

8、延長(zhǎng)到ab、cd上找到交點(diǎn)O、畫出折射光線，他測(cè)得的玻璃折射率n值將_。 (2)乙同學(xué)為了避免筆尖接觸玻璃磚表面，畫出的兩條直線和都比玻璃磚的實(shí)驗(yàn)側(cè)面向外平移了一些如圖乙所示，其他操作都正確，畫光路圖時(shí)他也以和直線為標(biāo)準(zhǔn)找出兩個(gè)交點(diǎn)O、，連成折射光線O、以后再進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，他測(cè)出的玻璃折射率n值將_。(3)丙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)、操作、畫圖各方面都正確，只是所用的玻璃磚的兩個(gè)側(cè)面明顯不平行如圖丙所示，他測(cè)出的玻璃折射率n值將_。變式訓(xùn)練：1、一束光從空氣射入某種透明液體，入射角，在界面上光的一部分被反射，另一部分被折射，則反射光線與折射光線的夾角是（ ）A. 小于B. 在與之間 C. 大于D. 在與與

9、間2、觀察者看見太陽(yáng)剛從地平線升起時(shí)，關(guān)于太陽(yáng)的位置下列敘述正確的是（ ）A. 太陽(yáng)位于地平線上 B. 太陽(yáng)位于地平線下C. 太陽(yáng)剛處于地平線 D. 大氣密度不知，無(wú)法判斷真空介質(zhì)1紅光真空介質(zhì)2紫光3、如圖所示，紅光和紫光分別從介質(zhì)1和介質(zhì)2中以相同的入射角射到介質(zhì)和真空的界面，發(fā)生折射時(shí)的折射角也相同。設(shè)介質(zhì)1對(duì)紅光和介質(zhì)2對(duì)紫光的折射率分別為n1、n2，則下列結(jié)論正確的是（ ）An1=n2 Bn1>n2Cn1<n2 D以上三種可能性都有4、一束可見光射到空氣中的平行玻璃磚上，穿過(guò)玻璃磚后從下表面射出，變?yōu)閍、b兩束平行單色光，如圖所示，如果束b是藍(lán)光，則光束a可能是（ ）A紅光B黃光C綠D紫光5、讓光線通過(guò)一塊長(zhǎng)方形的玻璃磚，下列判斷中錯(cuò)誤的是（ ） A. 光線通過(guò)玻璃磚后發(fā)生的側(cè)向位移與玻璃的厚度有關(guān)B. 光線通過(guò)玻璃磚后發(fā)生的側(cè)向位移與玻璃的折射率有關(guān)C. 出射光線的方向與玻璃磚的厚度無(wú)關(guān)D. 出射光線方向不變是因?yàn)闆](méi)有發(fā)生折射6、一束單色光從空氣射入玻璃中，則其 ( ) A頻率不變，波長(zhǎng)變長(zhǎng) B頻率變大，波長(zhǎng)不變 C頻率不變，波長(zhǎng)變短 D頻率變小，波長(zhǎng)不變7、如圖所示,一個(gè)大游泳池,池