文档介绍：第13章、光学
光的折射、全反射
空气
玻璃
光从一种介质射入另一种介质时,传播方向发生改变的现象。
入射光线
A
O
B
i改变,r也随之改变
γ
折射光线
反射光线
i增大,r增大
i减小,r减小
1、光的折射
C
N
N’
法线
基础知识
一、光的折射
水
空气
2、折射定律
•折射光线在入射光线和法线所在的平面上,折射光线和入射光线分居在法线的两侧。
•入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。
图中所示:视深比实深浅
A’
A
注意:折射现象中光路可逆
基础知识
光从真空射入某种介质发生折射的时候,入射角的正弦sin i,与折射角的正弦sin r之比值n叫做这种介质的折射率。
理论研究和实验研究都证明:某种介质的折射率n,等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度v之比。
由于光在介质中的传播速度总是小于光在真空中的传播速度,所以任何介质的折射率n均大于1。
基础知识
两种介质相比较,折射率较大的叫光密介质,折射率较小的叫光疏介质.
光密介质
光密介质
光疏介质
i>γ
i<γ
光疏介质
基础知识
A
O
E
γ’
i
i’
γ
应用:光从玻璃砖的一面射入将从另一面射出
AO∥EB
光线发生侧移
B
基础知识
【例1】一束光从空气射向折射率n=
的某种玻璃的表面,如图所示,i表示入射角,则( )
,折射角r都不会超过450
=300,应以i=450的角度入射
=arctan 时,反射光线与折射光线恰好互相垂直
i
r
基础知识
【例2】如图所示,一圆柱形容器,底面直径和高度相等,当在S处沿容器边缘的A点方向观察空筒时,,将筒中注满某种液体,可看到筒底的中心点,试求这种未知液体的折射率是多大?
解析:
筒内未装液体时,S点的眼睛能看到B点以上部分,注满液体后,由O点发出的光线经液面折射后刚好进入眼睛,根据折射定律知:n=sini/sinγ=
/2=
即这种未知液体的折射率n=.
空气
玻璃
三、全反射
光由光密介质射入光疏介质,当入射角增大到某一角度时,折射光线完全消失,只剩反射光线,光被全部反回。
i
γ
基础知识
光线从光密介质射向光疏介质,且入射角大于或等于临界角.
3、临界角:折射角变成90°时的入射角叫临界角。
设介质的折射率为n,光在介质中的传播速度为v,光在真空中的传播速度为大写C,光从介质射入真空(或空气)时的临界角为小写c,那么
θ
基础知识
【例3】潜水员在折射率为
的透明的海水下h深处,向上观察水面,能看到的天穹和周围的景物都出现在水面上的一个圆形面积为S的区域内,关于圆面积S和深度h的关系正确的是( )
A、S与水深h成正比 B、S与水深h成反比
C、S与水深h的平方成正比 D、S与水深h的平方成反比
解析:
如图,由全反射可知临界角
所以圆面半径R与水深h相等,
而S=πR2
=πh2,C选项正确
【例4】完全透明的水中某深处,放一点光源在水面上可见到一个圆形的透光平面,如果透光圆面的半径匀速增大,则光源正在
A、加速上升 B、加速下沉 C、匀速上升 D、匀速下沉
D
2、偏折角θ与棱镜材料的折射率有关,n大则θ大。θ还与入射角i有关。
θ
i
1、棱镜使光线向底面偏折。
结论:
(三)、三棱镜改变光路方向
基础知识
(一)、什么是棱镜?
三棱镜----- 横截面为三角形的棱镜
(二)、棱镜的光学作用:
1、改变光的传播方向;
2、使光发生色散。
四、棱镜