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1、第一节光的折射和全反射第1页，本讲稿共27页第2页，本讲稿共27页光光线线传传播播规规律律同种介质直线传播同种介质直线传播光的折射定律光的折射定律折射定律折射定律折射引起的色散折射引起的色散全反射全反射光的反射定律光的反射定律新删内容新删内容新删内容新删内容第3页，本讲稿共27页一一.折射定律折射定律1.折射定律：折射定律：3.2P2212.折射率：折射率：3.折射的基本规律：折射的基本规律：发生折射现象时，在光密介质中的角小，光疏介质发生折射现象时，在光密介质中的角小，光疏介质中的角大中的角大空气空气水水1AOC2第4页，本讲稿共27页例题：如图一束光线从介质射入真空中，光线与例题：如图一束
2、光线从介质射入真空中，光线与MN的夹的夹角分别为角分别为600和和370。则这种介质的折射率是多少？在介。则这种介质的折射率是多少？在介质中的光速是多少？质中的光速是多少？第5页，本讲稿共27页例题：例题：(98(98高考）高考）如图一个储油桶的底面直径与高均为如图一个储油桶的底面直径与高均为d d当桶内没有油时，当桶内没有油时，从某点恰能看到桶底边缘的某点。当桶内油的深度等从某点恰能看到桶底边缘的某点。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿方向看去，恰好看到桶底上的于桶高的一半时，仍沿方向看去，恰好看到桶底上的点点C C，两点距离，两点距离d/4d/4求油的折射率和光在油中传播的求油的折射率和
3、光在油中传播的速度。速度。AFDOBCddd/2第6页，本讲稿共27页例题：（例题：（0707江苏江苏)如如图图所所示示，巡巡查查员员站站立立于于一一空空的的贮贮液液池池边边，检检查查池池角角处处出出液液口口的的安安全全情情况况。已已知知池池宽宽为为，照照明明灯灯到到池池底底的的距距离离为为。若若保保持持照照明明光光束束方方向向不不变变，向向贮贮液液池池中中注注入入某某种种液液体体，当当液液面面高高为为时时，池池底底的的光光斑斑距距离离出出液液口口。试试求求：当当液液面面高高为为时时，池池底底的的光光斑斑到到出出液液口的距离口的距离x。x=L/3第7页，本讲稿共27页例题：在深例题：在深1m的
4、水池中插一根竖直的木杆，木杆露出水面的水池中插一根竖直的木杆，木杆露出水面部分长度为部分长度为0.3m。当阳光以与水平方向成。当阳光以与水平方向成37角斜射时，测得角斜射时，测得木杆在水池底部的影长为木杆在水池底部的影长为1.15m。取。取sin37=0.6,cos37=0.8。由此得出水的折射率是由此得出水的折射率是_，光在水中的速度是，光在水中的速度是_。37irs1h1h2s2s2第8页，本讲稿共27页例题：例题：（1）由于光的折射，站在岸上的人看到水中的鱼的位置）由于光的折射，站在岸上的人看到水中的鱼的位置会比鱼的实际位置（会比鱼的实际位置（）潜水员在水中观察岸上的景物的）潜水员在水中
5、观察岸上的景物的位置会比景物的实际位置（位置会比景物的实际位置（）高高高高人在水上看到物体的像，人在水上看到物体的像，比实际物体位置偏上，比实际物体位置偏上，感觉水比较浅。感觉水比较浅。第9页，本讲稿共27页（2）假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的）假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比将日出时刻与实际存在大气层的情况相比将（）人们观察到的日落时刻与实际存在大气层的情况相比人们观察到的日落时刻与实际存在大气层的情况相比将将（）延后延后延后延后有大气，看到太阳更早；有大气，看到太阳更早；没有大气，将迟一些看到太阳没有大气，将迟一些看到太阳第10页，本
6、讲稿共27页C C是临界角是临界角二二.全反射全反射情景情景 当光从当光从介质介质射入射入空气空气时时发生条件：发生条件：光密入光疏光密入光疏入射角大于临界角入射角大于临界角规律：规律：第11页，本讲稿共27页例题例题.白光射入半圆透镜，并经过圆心白光射入半圆透镜，并经过圆心O点射出。点射出。若半圆透镜绕若半圆透镜绕O点顺时针旋转，哪种颜色先消失？点顺时针旋转，哪种颜色先消失？第12页，本讲稿共27页例例题题：如如图图，置于空气中的一不透明容器中盛，置于空气中的一不透明容器中盛满满某种透明某种透明液体。容器底部靠近器壁液体。容器底部靠近器壁处处有一有一竖竖直放置的直放置的6.0cm长长的的线线
7、光光源。靠近源。靠近线线光源一光源一侧侧的液面上盖有一遮光板，另一的液面上盖有一遮光板，另一侧侧有一水有一水平放置的与液面等高的望平放置的与液面等高的望远镜远镜，用来，用来观观察察线线光源。开始光源。开始时时通通过过望望远镜远镜不能看到不能看到线线光源的任何一部分。将光源的任何一部分。将线线光源沿容器底光源沿容器底向望向望远镜远镜一一侧侧平移至某平移至某处时处时，通，通过过望望远镜刚远镜刚好可能看到好可能看到线线光光源底端。再将源底端。再将线线光源沿同一方向移光源沿同一方向移动动8.0cm，刚刚好可以看到好可以看到其其顶顶端。求此液体的折射率端。求此液体的折射率n。n=1.25=1.3=1.2
8、5=1.3第13页，本讲稿共27页例题：（例题：（2006北京）北京）水的折射率为水的折射率为n，距水面深，距水面深h处有一个点光源，岸上的人看到处有一个点光源，岸上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的的直径为水面被该光源照亮的圆形区域的的直径为ABCDA第14页，本讲稿共27页例题：例题：（2010重庆）重庆）卷卷P2-7如图所示，空气中在一折射率为如图所示，空气中在一折射率为的玻璃柱体，其横截面的玻璃柱体，其横截面是圆心角为是圆心角为90、半径为、半径为R的扇形的扇形OAB，一束平行光平行于横，一束平行光平行于横截面，以截面，以45入射角照射到入射角照射到OA上，上，OB不透光，若只考虑首
9、次不透光，若只考虑首次入射到圆弧入射到圆弧AB上的光，则上的光，则AB上有光透出部分的弧长为上有光透出部分的弧长为A.B.C.D.B光路图、光路图、光的光的折射、全反射折射、全反射45304530第15页，本讲稿共27页例题：（例题：（0909年浙江卷）年浙江卷）如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面的单色光从如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面的单色光从空气射向空气射向E E点，并偏折到点，并偏折到F F点，已知入射方向与边的夹点，已知入射方向与边的夹角为角为 ，E E、F F分别为边分别为边ABAB、BCBC的中点，则的中点，则A A该棱镜的折射率为该棱镜的折射率为B B光在光在F F点发生
10、全反射点发生全反射C C光从空气进入棱镜，波长变小光从空气进入棱镜，波长变小D D从点出射的光束与入射到点的光束平行从点出射的光束与入射到点的光束平行 AC折射率、光速、波长关系、光路图折射率、光速、波长关系、光路图第16页，本讲稿共27页例题：例题：（05全国全国1）图示为一直角棱镜的横截面，图示为一直角棱镜的横截面，一平行一平行细光束从细光束从O点沿垂直于点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率折射率n=，若不考虑原入射光在，若不考虑原入射光在bc面上的反射光，面上的反射光，则有光线（则有光线（）A从从ab面射出面射出B从从ac面射出面射出C从从
11、bc面射出，且与面射出，且与bc面斜交面斜交D从从bc面射出，且与面射出，且与bc面垂直面垂直 B D折射折射全反射全反射光路图光路图第17页，本讲稿共27页内内窥窥镜镜光光纤纤内芯：内芯：n大大外套：外套：n小小i全反射应用：全反射应用：第18页，本讲稿共27页光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是A A、内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生、内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射全反射B B、内芯的折射率比外套
12、小，光传播时在内芯与外套的界面发、内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射生全反射C C、内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发、内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射生折射D D、内芯的折射率与外套相同，外套的材料有韧性，可以起保、内芯的折射率与外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用护作用例题：例题：(2007(2007北京北京)A第19页，本讲稿共27页三三.折射引起的色散折射引起的色散白光经过三棱镜色散情景图：白光经过三棱镜色散情景图：第20页，本讲稿共27页紫光偏折最大紫光偏折最大红光偏折最小红光偏折最小红紫第21页，本讲稿共27页偏
13、转角偏转角折射率折射率n光速光速v临界角临界角C频率频率 f波长波长 光子光子能量能量小小红光红光红光红光紫光紫光红光红光红光红光紫光紫光红光红光大大紫光紫光紫光紫光红光红光紫光紫光紫光紫光红光红光紫光紫光色散色散第22页，本讲稿共27页例题：例题：(05(05广东广东)如图所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法如图所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是正确的是 红光的偏折最大，紫光的偏折最小红光的偏折最大，紫光的偏折最小红光的偏折最小，紫光的偏折最大红光的偏折最小，紫光的偏折最大玻璃对红光的折射率比紫光大玻璃对红光的折射率比紫光大玻璃中紫光的传播速度比红光大玻璃中
14、紫光的传播速度比红光大3.2P225-例例12小结小结B第23页，本讲稿共27页A.A.OAOA为黄光，为黄光，OBOB为紫光为紫光 B.B.OAOA为紫光，为紫光，OBOB为黄光为黄光C.C.OAOA为黄光，为黄光，OBOB为复色光为复色光D.D.OAOA为紫光，为紫光，OBOB为复色光为复色光C全反射全反射光射到界面上，一定发生反射不一定折射光射到界面上，一定发生反射不一定折射例题：例题：(04(04江苏江苏)卷卷P1-3P1-3如图所示，只含黄光和紫光的复色光束如图所示，只含黄光和紫光的复色光束POPO，沿半径方，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两光束向射入空气中的玻璃半圆柱后
15、，被分成两光束OAOA和和OBOB沿如图所示方向射出则沿如图所示方向射出则第24页，本讲稿共27页例题：（例题：（08全国全国）一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上,经两次折射经两次折射后从玻璃板另一个表面射出后从玻璃板另一个表面射出,出射光线相对于入射光线侧出射光线相对于入射光线侧移了一段距离移了一段距离.在下列情况下在下列情况下,出射光线侧移距离最大的是出射光线侧移距离最大的是A.红光以红光以30的入射角入射的入射角入射B.红光以红光以45的入射角入射的入射角入射C.紫光以紫光以30的入射角入射的入射角入射D.紫光以紫光以45的入射角入射的入射角入射
16、3.2P224小结小结3.2P224-例例7、P226-例、卷例、卷P2-6Dd第25页，本讲稿共27页例题：例题：（20102010全国全国2 2）频率不同的两束单色光频率不同的两束单色光1 1和和2 2 以相同的入射角从同一点射以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如右图所示，下列说法正确的是入一厚玻璃板后，其光路如右图所示，下列说法正确的是A.A.单色光单色光1 1的波长小于单色光的波长小于单色光2 2的波长的波长B.B.在玻璃中单色光在玻璃中单色光1 1的传播速度大于单色光的传播速度大于单色光2 2 的传播速度的传播速度C.C.单色光单色光1 1通过玻璃板所需的时间小于通过玻璃板所需的时间小于单色光单色光2 2通过玻璃板所需的时间通过玻璃板所需的时间D.D.单色光单色光1 1从玻璃到空气的全反射临界从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光角小于单色光2 2从玻璃到空气的全反射从玻璃到空气的全反射临界角临界角A折射率、光速、波长关系折射率、光速、波长关系第26页，本讲稿共27页第27页，本讲稿共27页