1、,光学 相对论简介,光的折射和全反射,第十二章,1.光的折射现象 (1)光从 进入 ，传播方向发生 的现象称为光的折射现象. (2)光的折射定律：折射光线在入射光线和法线所确定的平面内，折射光线和入射光线分居于 ，入射角正弦与折射角 之比为一常数.,一种介质,另一种介质,改变,法线两侧,正弦,(3)折射率(绝对折射率n) 光从真空射入某种介质时入射角正弦与折射角正弦的比值，叫做这种介质的折射率， 即n= (4)在折射现象中光路是 .,可逆的,(5)光密介质和光疏介质两种介质相比较，折射率大的介质叫 介质，折射率小的介质叫 介质. 注意：光密介质和光疏介质是相对的，如水相对于空气来说是光密介质，
2、水相对于酒精来说是光疏介质.,光密,光疏,2.全反射 (1)光从 介质射向 介质时，当 超过某一角度C(临界角)时，折射光线 ，只剩下反射光线的现象叫全反射. (2)临界角C：折射角等于 时的入射角叫做临界角. 当光从介质射向真空或空气时有：,光密,光疏,入射角,消失,90,(3)全反射条件 . . 常见的全反射现象有：光导纤维，内窥镜，海市蜃楼，沙漠蜃景等.,光线从光密介质射入光疏介质,入射角大于或等于临界角,3.棱镜 (1)横截面为 或 的透明体称为棱镜. (2)棱镜对光线的偏折作用：如图12-1-1所示，当光线从空气射入玻璃棱镜时，出射光线向底边偏折，偏折角度随棱镜材料的折射率增大而 .
3、,图12-1-1,三角形,梯形,增大,(3)全反射棱镜：横截面是 .的棱镜叫全反射棱镜.由于光从玻璃射向空气的临界角大约为42，故当光从全反射棱镜的任一边垂直射入时，都发生全反射，如图12-1-2(甲)、(乙)所示.,等腰直角三角形,图12-1-2,(4)光的色散 白光经过三棱镜后，透射光线在屏上形成按 顺序排列的彩色光谱，这种现象就叫做光的 ，如图12-1-3所示.,图12-1-3,红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,色散,光的色散表明白光是 ；同时，棱镜材料对不同颜色的折射率不同，其中对 的折射率最大，对 的折射率最小.,复色光,紫光,红光,折射与全反射的综合应用问题一束单色光由左侧射入盛有清水的
4、薄壁圆柱形玻璃杯，图12-1-4为过轴线的截面图，调整入射角，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射，已知水的折射率为 ，求sin的值.,图12-1-4,光线恰好在界面发生全反射时有 , C为临界角；当光线从左侧射入时，由折射定 律有 ，联立这两式代入数据可 得sin= .分析光的全反射、临界角问题要注意：(1)画出恰好发生全反射的光路图.(2)找出临界角，利用几何知识分析线、角关系，进行求解.,变式训练1：图12-1-5表示两底面平行的玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线.光线a在玻璃砖中的光路已给出.画出光线b从玻璃砖再次出射的光路图，并标出
5、出射光线与界面法线夹角的度数.,图12-1-5,折射率与光速及波长（频率）关系问题,图12-1-6,彩虹是在雨后因光的色散而形成的，如图12-1-6所示为太阳光射到空气中的小水珠发生色散形成彩虹的光路示意图，a、b为两种从小水珠中射出的单色光.,以下说法正确的是( ) A.水对a光的折射率大于水对b光的折射率 B.a光的频率大于b光的频率 C.在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度 D.逐渐增大入射角，则b光比a光先发生全反射,如图，作出入射点的法线，可知在入射角相同的情况下，a光的折射角大于b光的折射角，由公式n= ，可得折射率nanb，A错误；由于nanb知频率ab，B错误；由v= 可知
6、，C正确；,当光从光密介质射向光疏介质时才会发生全反射，水的折射率比空气大，所以无论入射角多大都不会发生全反射，D错误.,不同频率的色光在同一介质中传播时，该介质对频率较高的色光折射率大，对频率较低的色光折射率小.一般来讲，在界面两侧偏折越大的光线，折射率越大，频率越大，波长越小，临界角越小，在介质中传播速度越小.根据这一结论，只需比较水对这两种色光的折射率大小即可判定色光的频率、波速、波长、临界角大小. 折射率 是联系几何光学与物理光学的桥梁，在研究同一介质对不同色光的折射率与光速及波长（频率）关系时，此公式是重要的理论依据.,变式训练2：如图1217所示，一个三棱镜的截面为等腰直角ABC，A为直角此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射该棱镜材料的折射率为_.(填入正确选项前的字母),图1217,答案：A,
