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1、第二章光学电磁波相对论§2.1光的折射全反射知识精要一､光的直线传播1.光源光源是能自行发光的物体,它的特点是能将其他形式的能转化为光能.光在介质中的传播就是能量的传播.2.光沿直线传播的条件及光速(1)光在同种均匀介质中,总是沿着直线传播,光在真空中的传播速度c=3.0×108m/s.光在任何介质中的传播速度都小于c.(2)若n为介质的折射率,则光在此介质中的传播速度二､光的折射1.折射现象:光从一种介质进入另一种介质时,在界面上光路发生改变的现象.2.折射定律:折射光线与入射光线､法线在同一平面内;折射光线与入射
2、光线分别位于法线的两侧;入射角的正弦和折射角的正弦成正比,即.3.折射率(1)定义:光从真空射入某种介质发生折射时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫做这种介质的折射率.(2)表达式:.(3)决定因素:由介质本身及光的频率共同决定,与入射角､折射角的大小无关,与介质的密度无关.(4)折射率与光速的关系介质的折射率等于光在真空中的速度与在该介质中的速度之比,即(5)光疏介质与光密介质任何介质的折射率都大于1,折射率越大,光在其中的传播速度就越小.两种介质相比较,折射率大的介质叫光密介质,折射率小的介质叫光疏介质.特别提
3、示:(1)在光的折射现象中,光路是可逆的.(2)公式中,θ1是真空(或空气)中的光线与法线间的夹角,θ2是介质中的光线与法线间的夹角,不一定称θ1为入射角,θ2为折射角.三､全反射1.定义:光从光密介质射向光疏介质,当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时,折射光完全消失,只剩下反射光的现象.2.条件(1)光从光密介质射向光疏介质;(2)入射角大于或等于临界角.3.临界角:指折射角等于90°时的入射角.若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时,发生全反射的临界角为C,则4.应用:光导纤维应用了光的全反射原理.
4、双基精练1.光从某介质中射入空气,入射角θ1从零开始增大到某一值的过程中,折射角θ2也随之增大,则下列说法中正确的是()A.比值不变B.比值是一个大于1的常数C.比值不变D.比值是一个小于1的常数解析:折射率的定义是光从空气(或真空)射向介质时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,且n>1.答案:CD2.如图2-1-1所示,光在真空和介质的界面MN上发生偏折,那么下列说法正确的是()A.光是从真空射向介质B.介质的折射率为1.73C.光在介质中的传播速度为1.73×108m/sD.反射光线与折射光线成60°角答案:BC解
5、析:因为折射角大于入射角,所以光是从介质射向真空的,选项A错误.据折射率公式n=,所以n=1.73,选项B正确.再由折射率,代入数据得v=1.73×108m/s,选项C正确.而反射光线与折射光线成90°角,选项D错误.3.如图2-1-2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()A.红光的偏折最大,紫光的偏折最小B.红光的偏折最小,紫光的偏折最大C.玻璃对红光的折射率比对紫光的大D.紫光在玻璃中的传播速度比对红光的大解析:求解本题,分清折射率的大小是关键,白光通过玻璃棱镜发生色散,是由于各种色光在玻璃
6、中的折射率不同,对红光和紫光来说,玻璃对紫光的折射率大,紫光在玻璃中的偏折大,在玻璃中的传播速度小.答案:B4.如图2-1-3所示,半圆形玻璃砖的半径为R,直径为MN,一束白光从Q点垂直于直径MN的方向射入半圆形玻璃砖,从玻璃砖的圆弧面射出后,打到光屏上得到由红到紫的彩色光带.已知,如果保持入射光线方向和光屏的位置不变,而使半圆形玻璃砖沿直径方向向上或向下移动,移动的距离小于,则有()A.半圆形玻璃砖向下移动的过程中,屏上红光最先消失B.半圆形玻璃砖向下移动的过程中,屏上紫光最先消失C.若该玻璃砖的折射率为,则经半圆
7、形玻璃砖反射后的射出光线平行于AQ光线D.若该玻璃砖的折射率为,则经半圆形玻璃砖反射后的射出光线与AQ光线不平行解析:在玻璃中紫光的折射率大于红光的折射率,紫光的临界角小于红光的临界角.当玻璃砖向下平移后,光在曲面上的入射角增大,紫光最先发生全反射,故B正确;作出光发生全反射时的光路图可知C项正确,D项错.答案:BC疑难精讲疑难点一.请对各种色光的频率,在介质中传播的速度､波长,同一介质对不同色光的折射率等进行比较.名师在线:1.光的颜色由光的频率决定.组成白光的各种单色光中,红光频率最小,紫光频率最大.在不同介质中
8、,光的频率不变.2.不同频率的色光在真空中传播速度相同,为c=3×108m/s.但在其他介质中速度各不相同,同一种介质中,紫光速度最小,红光速度最大.3.同一介质对不同色光的折射率不同,通常情况下频率越高,在介质中的折射率也越大,所以白光进入某种介质发生折射时,紫光偏折得最厉害,红光偏折最小.4.由于色光在介质中传播时光速发生变化,则波长也发生
