光的折射和全反射
1.折射现象
光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象。
2.折射定律
(1)内容:如图所示,折射光线与入射光线、法线处在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线的两侧;入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
(2)表达式:。
(3)在光的折射现象中,光路是可逆的。
3.折射率
(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量。
(2)定义式:。
(3)计算公式:,因为v<c,所以任何介质的折射率都大于1。
(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时,入射角大于折射角;当光由介质射入真空(或空气)时,入射角小于折射角。
4.全反射现象
(1)条件:①光从光密介质射入光疏介质。
②入射角大于或等于临界角。
(2)现象:折射光完全消失,只剩下反射光。
5.临界角:折射角等于90°时的入射角,用C表示,sin C= 。
6.光的色散
(1)光的色散现象:含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。
(2)光谱:含有多种颜色的光被分解后,各种色光按其波长的有序排列。
(3)光的色散现象说明:
①白光为复色光;
②同一介质对不同色光的折射率不同,频率越大的色光折射率越大;
③不同色光在同一介质中的传播速度不同,波长越短,波速越慢。
(4)棱镜
①含义:截面是三角形的玻璃仪器,可以使光发生色散,白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同。
②三棱镜对光线的作用:改变光的传播方向,使复色光发生色散。
7.折射定律的理解与应用
解决光的折射问题的一般方法:
(1)根据题意画出正确的光路图。
(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系,确定入射角和折射角。
(3)利用折射定律建立方程进行求解。
8.玻璃砖对光路的控制
两平面平行的玻璃砖,出射光线和入射光线平行,且光线发生了侧移,如图所示。
9.三棱镜对光路的控制
(1)光密三棱镜:光线两次折射均向底面偏折,偏折角为δ,如图所示。
(2)光疏三棱镜:光线两次折射均向顶角偏折。
(3)全反射棱镜(等腰直角棱镜),如图所示。
①当光线从一直角边垂直射入时,在斜边发生全反射,从另一直角边垂直射出(如图甲)。
②当光线垂直于斜边射入时,在两直角边发生全反射后又垂直于斜边射出(如图乙),入射光线和出射光线互相平行。
特别提醒:不同颜色的光的频率不同,在同一种介质中的折射率、光速也不同,发生全反射现象的临界角也不同。