13光的传播14光的波动性.doc

用心爱心专心115号编辑第十三章光的传播（重点内容回顾）1．折射定律折射定律的各种表达形式：(θ1为入、折射角中的较大者。)2．各种色光性质比较可见光中红光的折射率n最小在同种介质中（除真空外）传播速度v最大从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C最大以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角和折射角）。3．边作图边计算有关光的折射和全反射在解题时要把计算和作图有机地结合起来根据数据计算反射角、折射角算一步画一步画一步后再根据需要算一步……。作图要依据计算结果力求准确。αABCD例1．直角三棱镜的顶角α=15º棱镜材料的折射率n=1.5一细束单色光如图所示垂直于左侧面射入试用作图法求出该入射光第一次从棱镜中射出的光线。解：由n=1.5知临界角C大于30º小于45º。边画边算可知该光线在射到A、B、C、D各点时的入射角依次是75º、60º、45º、30º因此在A、B、C均发生全反射直到D点时入射角才第一次小于临界角所以才第一次有光线从棱镜射出。4．棱镜对光的偏折作用一般所说的棱镜与其周围的介质相比都是光密介质。入射光线经三棱镜两次折射后射出方向与入射方向相比向底边偏折。（若棱镜的折射率比棱镜外介质的折射率小则向顶角偏折。）这里所说的底边是指入射光线和射出光线都没有经过的那一边；顶角则是指底边所对的角。由于各种色光的折射率不同因此一细束复色光经三棱镜折射后将发生色散现象（红光偏折最小紫光偏折最大。入射光在第一次发生折射时发生色散第二次折射时不再发生色散。）本实验证实同种介质对红光的折射率最小对紫光折射率最大。abM例2．如图所示一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上经折射后交于光屏上的同一个点M若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率下列说法中正确的是A．n1<n2a为红光b为蓝光B．n1<n2a为蓝光b为红光C．n1>n2a为红光b为蓝光D．n1>n2a为蓝光b为红光解：由图可知b光线经过三棱镜后的偏折角较小因此折射率较小是红光。选B5．全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。选择适当的入射点和入射角可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90º或180º（如图）。要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射。6．玻璃砖所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。当光线从上表面入射从下表面射出时其特点是：⑴射出光线和入射光线平行；⑵各种色光在第一次入射时发生色散（第二次折射不再色散）；⑶射出光线的侧移y（入射线和射出线间的距离）与折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；⑷可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。ab例3．如图所示两细束平行的单色光a、b射向同一块玻璃砖的上表面然后从玻璃砖的下表面射出。已知玻璃对单色光a的折射率较小那么下列说法中正确的有A．进入玻璃砖后两束光仍然是平行的B．从玻璃砖下表面射出后两束光不再平行C．从玻璃砖下表面射出后两束光之间的距离一定减小了D．从玻璃砖下表面射出后两束光之间的距离可能和射入前相同解：进入时入射角相同折射率不同因此折射角不同两束光在玻璃内不再平行但从下表面射出时仍是平行的。射出时两束光之间的距离根据玻璃砖的厚度不同而不同在厚度从小到大变化时该距离先减小后增大有可能和入射前相同（但这时左右关系发生改变）。选Dθ1θ2例4．如图所示用透明材料做成一长方体形的光学器材要求从上表面射入的光线能从右侧面射出那么所选的材料的折射率应满足的条件是A．折射率必须大于B．折射率必须小于C．折射率可取大于1的任意值D．无论折射率是多大都不可能解：从图中可以看出为使上表面射入的光线经两次折射后从右侧面射出θ1和θ2都必须小于临界角C即θ1<Cθ2<C而θ1+θ2=90°故C>45°选B7．圆柱形玻璃体光线射到圆柱形界面法线是过入射点的半径。这点在作图中必须特别注意一定要先将法线准确地画出来然后再进行分析。例5．如图所示平行单色光以45º的入射角射到横截面为半圆形玻璃砖的上表面AB上。横截面的半径为R折射率为。试判断半圆弧AB上有光线射出的区域的长度。ABOθθαβCD解：光线从AB入射后的折射角是30º但到达半圆弧AB上各点时的入射角θ是各不相同的。过圆心O的入射光线到达圆弧时的入射角为0º入射点越远离O到圆弧时的入射角越大当θ大于临界角45º时将发生全反射而不能射出。对应的α=15ºβ=75º因此有光线射出的区域长πR/2。8．光导纤维利用光的全反射可制成光导纤维。光从光导纤维一端射入后在传播过程中经过多次全反射最终从另一端射出。由于发生的是全反射因此传播过程中的能量损耗非常小。用光导纤维传输信息既经济又快捷。i例6．如图所示一条长L=500m的光导纤维用折射率为n=的材料制成。一细