中學物理光的折射和全反射學習要點

2010-08-26 10:16:12 　來源：blog

　　一、全反射

　　1.全反射現(xiàn)象：光照射到兩種介質(zhì)界面上時，光線全部被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象。

　　2.全反射條件：光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于或等于臨界角。

　　3.臨界角公式：光線從某種介質(zhì)射向真空(或空氣)時的臨界角為C，則sinC=1/n=v/c

　　【例3】一個橫截面為半圓形的光學元件，其材料的折射率為n=■，一束平行光以45°的入射角射向其上表面，如圖所示。求：在圖中標出入射光能從其半圓面上射出的范圍。

　　解析：如圖所示，設平行光射入該元件后的折射角為θ，根據(jù)折射定律定義：n=■，可得θ=30°，由于所有入射光的入射角都相同，所以射入該元件后所有的折射光線仍然平行。這些光線中，從圓心O射入的光線到達半圓周上的C點時，入射角為00，因此一定有光線射出。從C點向左右兩邊移動，射到半圓周上的光線的入射角都將逐漸增大。當入射角增大到臨界角時，光線發(fā)生全反射，不再能夠從該元件射出。由sinθ0=■，不難求出臨界角為θ0=45°。設光線射到C點左邊某一點A時剛好有入射角α=θ0=45°，從圖中可以看出ΔAOD中β=60°，所以γ=75°;同理設光線射到C點右邊某一點B時剛好有入射角α=θ0=45°，從圖中可以看出ΔBOE中的δ=15°。只有以上得到的A、B兩點間的圓弧上，才有光線射出。AB弧的度數(shù)是90°。

　　二、棱鏡與光的色散

　　1.棱鏡對光的偏折作用

　　一般所說的棱鏡都是用光密介質(zhì)制作的。入射光線經(jīng)三棱鏡兩次折射后，射出方向與入射方向相比，向底邊偏折。

　　由于各種色光的折射率不同，因此一束白光經(jīng)三棱鏡折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏上形成七色光帶(稱光譜)(紅光偏折較小，紫光偏折較大。)在同一介質(zhì)中，七色光與下面幾個物理量的對應關系如表所示：

　　■

　　【例4】如圖所示，一細束紅光和一細束藍光平行射到同一個三棱鏡上，經(jīng)折射后交于光屏上的同一個點M，若用n1和n2分別表示三棱鏡對紅光和藍光的折射率，下列說法中正確的是( )

　　A.n1

　　B.n1

　　C.n1>n2，a為紅光，b為藍光

　　D.n1>n2，a為藍光，b為紅光

　　解：由圖可知，b光線經(jīng)過三棱鏡后的偏折較小，因此折射率較小，是紅光。

　　2.全反射棱鏡