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(nèi)；折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)；當(dāng)光線從空氣斜射入玻璃中時(shí)，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(rèn)識(shí)：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(jié)論：1、光從空氣射入同一種介質(zhì)，入射角的正弦與折射角的正弦比值是一常數(shù)；2、光從空氣射入不同介質(zhì)時(shí)，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(nèi)（2）折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)（3）入射角的正弦與折射角的正弦成正比。斯涅耳折射現(xiàn)象中，光路也是可逆的

光從真空射入另一種介質(zhì)時(shí)，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)n，但是對(duì)不同的介質(zhì)來說，這個(gè)常數(shù)n是不同的，它是一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，物理學(xué)中把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角與折射角的正弦之比n，叫做這種介質(zhì)的折射率．三、折射率（1）折射率---是光從真空射入某種介質(zhì)中時(shí)的折射率（2）n的大小與介質(zhì)有關(guān)，與i和r無關(guān)，對(duì)于確定的介質(zhì)，n是定值，不能說n∝sini或n∝1/sinr（3）折射率無單位

任何介質(zhì)的折射率皆大于1。SiniSinrn=定義式：幾種介質(zhì)的折射率：介質(zhì)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(guān)系

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

人在水上看到物體的像，比實(shí)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(guān)，它看到的星星的多少，跟它的視野有關(guān)．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(shí)線所示光線的范圍內(nèi)，所以水井中青蛙的視野要大些，能看到更多的星星．假設(shè)地球表面不存在大氣層,那么人們觀察到的日出時(shí)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(dāng)入射角增大或減小時(shí)，玻璃的折射率是否變化？說明理由．由它們的相互關(guān)系可知分界面是____，入射線是____，介質(zhì)的折射率為____，光在該介質(zhì)中的傳播速度為____m/s

．若使入射角增大，則介質(zhì)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(kuò)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(gè)圓柱形筒，直徑為12cm，高16cm，人眼在筒側(cè)上方某處觀察，所見筒側(cè)的深度為9cm.當(dāng)筒中盛滿液體時(shí)，則人眼又恰能看到筒側(cè)的最低點(diǎn)，求：(1)此液體的折射率；(2)光在此液體中的傳播速度一個(gè)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(dāng)太陽光以與水平方向成37°角射在水面上時(shí)，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(bào)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(bào)紙上的字，下面的觀察記錄中正確的是(

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

A．介質(zhì)Ⅱ的折射率最大

B．介質(zhì)Ⅰ的折射率最大

C．介質(zhì)Ⅲ的折射率比Ⅰ大

D．光在介質(zhì)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(jīng)玻璃磚后，側(cè)移而傳播方向不變側(cè)移量的相關(guān)因素？如圖3，一玻璃柱體的截面為半圓形，單色細(xì)光束從空氣射向柱體的O點(diǎn)（半圓的圓心），產(chǎn)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(yīng)的折射角為24°）?，F(xiàn)保持入射光不變，將半圓柱體繞通過O點(diǎn)垂直于圖面的軸線順時(shí)針轉(zhuǎn)過15°，如圖中虛線所示，則（）。光束1轉(zhuǎn)過15°光束1轉(zhuǎn)過30°C.光束2轉(zhuǎn)過的角度小于15°D.光束2轉(zhuǎn)過的角度大于15°圖3兩束平行的細(xì)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(diǎn)是O;另一條光線的入射點(diǎn)為A,穿過玻璃后兩條光線交于P點(diǎn).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(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內(nèi)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(shí)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(nèi)從M點(diǎn)入射，經(jīng)過AB面反射后從N點(diǎn)射出．已知光線在M點(diǎn)的入射角為30°，∠MOA＝60°，∠NOB＝30°.求：

(1)光線在M點(diǎn)的折射角；

(2)透明物體的折射率．

不同介質(zhì)的折射率不同，我們把折射率較小的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì)，折射率較大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì)．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對(duì)的．θ1θ3NN'AOB空氣θ1θ2空氣NN'AOB介質(zhì)1介質(zhì)2介質(zhì)1相對(duì)介質(zhì)2是光疏介質(zhì)介質(zhì)1與介質(zhì)2相對(duì)空氣都是光密介質(zhì)θ2θ3＞n１＜n2一、光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)完成下列光路圖

光從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，折射角____入射角；光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，折射角____入射角．

既然光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角。可以預(yù)料，當(dāng)入射角增大到一定程度，但還沒有達(dá)到900時(shí)，折射角就會(huì)增大到900。如果入射角再增大，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？思考與討論二、全反射:

當(dāng)入射角增大到某一角度,使折射角達(dá)到900時(shí),折射光完全消失,只剩下反射光,這種現(xiàn)象叫做全反射，這時(shí)的入射角叫做臨界角。

θ1θ3光密介質(zhì)NN'AOC光疏介質(zhì)

當(dāng)光線從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，如果入射角等于或大于臨界角，就發(fā)生全反射現(xiàn)象．θ1≥臨界角發(fā)生全反射現(xiàn)象全反射的條件：

不同的介質(zhì)，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(jì)算折射率為n的某種介質(zhì)在空氣（真空）中發(fā)生全反射時(shí)的臨界角C。

思考與討論NA

介質(zhì)N'O

空氣θ1θ2B

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

常見物質(zhì)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(dāng)大氣比較平靜且海面與上層空氣溫差較大時(shí)，空氣的密度隨溫度的升高而減小，對(duì)光的折射率也隨之減小．因海面上的空氣密度比空中低，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(yuǎn)處的景物反射的光線射向空中時(shí)，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(dāng)光線的入射角大到等于臨界角時(shí)，就會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，光線就會(huì)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(dāng)光線進(jìn)入人的眼睛時(shí)，人總認(rèn)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(yuǎn)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(huì)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(yuǎn)處物體射向地面的光線，進(jìn)入折射率小的熱空氣層時(shí)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(huì)看到遠(yuǎn)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(xiàn)在一個(gè)倒立的圓錐里，為什么？這個(gè)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

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全反射的應(yīng)用全反射棱鏡典型應(yīng)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(shí)，從后面開來的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照到尾燈后，會(huì)有較強(qiáng)的光被反射回去，使汽車司機(jī)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(jī)玻璃棒的一端，觀察光傳播的路徑有什么特點(diǎn)。示演2、光導(dǎo)纖維原理：當(dāng)光在玻璃棒內(nèi)傳播時(shí)，如果從玻璃射向空氣的入射角大于臨界角，光會(huì)發(fā)生全反射，于是光在玻璃棒內(nèi)沿著鋸齒形路線傳播。這就是光導(dǎo)纖維導(dǎo)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(dǎo)纖維對(duì)光的傳導(dǎo)作用，我們做下面的實(shí)驗(yàn)．

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

把光導(dǎo)纖維聚集成束，使其兩端纖維排列的相對(duì)位置相同，圖像就可以從一段傳到另一端了．光導(dǎo)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(dāng)入射角i在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，光將全部從另一端面射出。求入射角為i的最大值。

光導(dǎo)纖維的用途很大，醫(yī)學(xué)上將其制成內(nèi)窺鏡，用來檢查人體內(nèi)臟的內(nèi)部。內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)

光導(dǎo)纖維在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用光導(dǎo)纖維的用途很大，通過它可以實(shí)現(xiàn)光纖通信．光纖

光纖通信的主要優(yōu)點(diǎn)是容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)．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(dǎo)纖維在通信上的應(yīng)用取一半徑為R、中心有小孔的薄木板，用細(xì)線系一小鋼球，并讓細(xì)線穿過小孔，讓木板浮在水面上．調(diào)整小鋼球的深度，使從水面上各個(gè)方向向水中看時(shí)，恰好看不到鋼球．利用這個(gè)實(shí)驗(yàn)，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(dá)式；若不能測出，請說明理由．如圖是一個(gè)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(dá)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(shí)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(zhì)做成的四棱柱鏡(圖為橫截面圖),∠A==900,∠B=600,AB>BC.現(xiàn)有平行光線垂直入射到棱鏡的AB面上,若每個(gè)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(jìn)行方向的箭頭只在棱鏡外面的光線上標(biāo)出即可).(2)簡要說明所畫光路的根據(jù),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(zhì)的A點(diǎn)，入射角為i，則(

)A．當(dāng)i足夠大時(shí)，在A點(diǎn)將發(fā)生全反射

B．當(dāng)i足夠大時(shí)，光從球內(nèi)向外射出時(shí)將發(fā)生全反射C．無論i多大，在A點(diǎn)都不會(huì)發(fā)生全反射

D．無論i多大，光從球內(nèi)向外射出時(shí)，都不會(huì)發(fā)生全反射【精講精析】光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)才可能發(fā)生全反射，因此光在A點(diǎn)由空氣進(jìn)入介質(zhì)球時(shí)，肯定不能發(fā)生全反射；光從介質(zhì)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