高三物理045.doc

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期数： 0512 WLG3 045
学科：物理 年级：高三 编稿老师：王晔
审稿老师：张凤莲

[同步教学信息]
复 习 篇

第三单元 光的折射
θ
θ
入射光线
反射光线
i

分界面
水
空气
r
折射光线
法线
一、光的折射
1．光的折射概念
当光从一种介质进入到另一种介质，在两
种介质的界面处，一部分光进入到另一种介质
中去，并且改变了原来的传播方向，这种现象
叫光的折射。
2．折射定律
（1）折射光线跟入射光线和法线在同一平面上，并且分别位于法线的两侧
（2）入射角的正弦跟折射角的正弦成正比
即
3．折射光路是可逆的
二、折射率
1．定义
光从真空射入某种介质发生折射的时候，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，叫做这种介质的折射率。
2．表达式：
3．折射率的大小和介质有关，和光的种类有关，对于同一种均匀介质，同一种颜色的光其折射率是一个定值，不同的介质不同颜色的光，其折射率是不同的，折射率是一个反映介质光学性质的物理量.
4．理论和实验的研究都证明，某种介质的折射率等于光在真空中的速度跟光在这种介质中的速度之比

由于光在真空中的速度大于光在任何介质中的速度，所以任何介质的（绝对）折射率都大于1，光从真空射入任何介质时，入射角大于折射角。
三、全 反 射
1．全反射
(1)光疏介质：我们把折射率小的介质叫做光疏介质
(2)光密介质：我们把折射率大的介质叫做光疏介质
(3)光疏介质和光密介质是相对的，例如水、水晶和金刚石三种物质，水晶对水来说是光密介质，对金刚石来说是光疏介质。

空气

(4)如图所示的半圆形玻璃砖，当光线从光密介质玻璃进入光疏介质空气时，折射角大于入射角，入射角不断增大，折射角也跟
着增大，可以预料，当入射角增大到一定程度时，
折射角就会增大到900，如果入射角再增大，折射
光线就会完全消失，只剩下反射光线，这时发生了
全反射。
全发射：光从光密介质射向光疏介质时，当入射角增大到某一角度，使折射角达到900时，折射光线就会完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。
2．临界角：折射角等于900时的入射角叫做临界角．
用来表示临界角，则， 所以有：
3．全反射发生的条件
(1)
(2)

四、棱 镜
A
B
C
i1
i2
r1
r2

1．棱镜的概念
横截面为三角形的三棱镜简称棱镜
2．棱镜对单色光的折射作用
如图所示，入射光射到界面AB上，其折射
光线射到界面AC上，再次折射到空气中，设
在界面AB上，入射角为i1，折射角为r1，在
界面AC上，入射角为i2，折射角为r2，入射
光线和出射光线之间的夹角叫做偏折角，设为.则由几何关系得
= i1－r1+ r2－i2
= i1－i2+ r2－r1
r1+ i2=A
= i1+ r2－A，由折射定律得

由以上各式联立解得
= i1+arcsin[nsin(A－arcsin)]－A
A
B
C
可见，偏折角和(1)顶角A有关，(2)入射角i1有关，(3)折射率n有关，折射率n越大，偏折角越大. 出射光线明显地向着
棱镜底面偏折如图所示是蜡烛经过棱镜成像的情况
，物体经棱镜折射所成的像是虚象且虚像比物体的
实际位置向顶角方向偏移.

3．全反射棱镜
(1)概念：横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜
(2)全反射棱镜可应用到潜望镜中，
(3)全反射棱镜的功能可用平面镜来代替，但平面镜容易产生多个像，对于精密仪器不宜使用，另外平面镜吸收能量多。
五、光的色散
1．概念
A
B
C
光屏
红
紫

白光通过棱镜后在光屏上形成一条彩色的光带(光谱)，即棱镜把复色光分解成单色光的过程叫光的色散。
2．色散的规律
在光屏上从上到下依次为红、橙、黄、绿、蓝
靛、紫
3．色散的原因
棱镜对不同的色光折射率不同，对紫光的折射率最大
对红光的折射率最小，因此经过棱镜后，偏折角不同，紫光
的偏折角最大，红光的偏折角最小.即
n红< n橙< n黄靛 v橙>v黄>v绿>v蓝>v靛>v紫
4．几个基本概念
光谱：在光的色散中得到的按一定次序排列的彩色光带叫光谱
单色光：不能分解为其它颜色的光叫单色光
复色光：能够分解成其它颜色的光叫复色光

[例题与分析]
1．一物体在水中的深度为H，水的折射率为n，人的眼睛俯视水中的该物体，看到该物体的深度(视深)为多少?
[分析与解答]
以题意作光路图如右图所示，S为物体，S/为其
所成的虚像，α为入射角，β为折射角，根据折射定律
得: sinβ/sinα=n
在ΔSOM和ΔS/OM中
β
α
O
M
S/
S
tgα=MO/MS= MO/H
tgβ= MO/MS/= MO/h
则， tgα/ tgβ=h/H
由于角α和β非常小，所以sinα≈tgα，sinβ≈tgβ
则， h/H=1/n
h=H/n
A
B
C

r
i

i
由上面的分析我们不难得出这样的结论:人的眼睛在不同的位置看水中的同一物体，其视深是不同的.
2．如图所示，ABC是等腰三棱镜，顶角A的
角度为α，一束光线由AB边入射，折射光线与底边
平行BC平行，出射光线和入射光线的偏向角为β，
求该三棱镜的折射率.
[分析与解答]
在AB、AC面作出入射线，折射线的法线，如图所示
光线在AB面上的入射角和折射角用i，r表示。根据三角形是等腰三角形及折射线与BC平行，可看出射向AC面光线入射角为r，由AC面射出光线的折射角为i.
r=90゜－()=
i=+r=
玻璃的折射率
n==