第3讲 光的折射 全反射 光的色散.doc

第3讲光的折射全反射光的色散

(对应学生用书)

光的折射1.折射定律(如图12－3－1)

图12－3－1
(1)内容：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：eq\f(sini,sinr)＝n，式中n是比例常数．
(3)在光的折射现象中，光路是可逆的．
2．折射率
(1)物理意义：折射率仅反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小．
(2)定义式：n＝eq\f(sini,sinr)，不能说n与sini成正比、与sinr成反比．折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定．
(3)计算公式：n＝eq\f(c,v)，因为v＜c，所以任何介质的折射率总大于1.

eq\a\vs4\al(1光在发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦成正比.并不是入射角与折射角成正比.,2介质的折射率由介质本身的光学性质决定与入射角、折射角无关.)

【针对训练】
1．关于折射率，下列说法正确的是()
A．根据eq\f(sini,sinr)＝n可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
B．根据eq\f(sini,sinr)＝n可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比
C．根据n＝eq\f(c,v)可知，介质的折射率与介质中的光速成反比
D．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成正比
【解析】介质的折射率n由介质本身及光的频率决定，与入射角、折射角无关，A、B都错．光在不同介质中光速不同，这正是光发生折射的原因，n与v成反比，C正确．光是一种电磁波，v＝λf，n＝eq\f(c,v)＝eq\f(c,λf)，即n与λ成反比，D错，故选C.
【答案】C
光的全反射现象和光的色散1.全反射
(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．

图12－3－2
(3)临界角：折射角等于90°时的入射角，用C表示，sinC＝eq\f(1,n).
(4)应用：①全反射棱镜．
②光导纤维，如图12－3－2.

2．光的色散
(1)色散现象：白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱，如图12－3－3.

图12－3－3

(2)成因：由于n红＜n紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同，就是说紫光偏折得更明显些，当它们射出另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光偏折角最小．

eq\a\vs4\al(1如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象.,2光的全反射现象遵循光的反射定律，光路是可逆的.,3当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射.当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了.)

【针对训练】
2．华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”．光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图12－3－4所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是()

图12－3－4
A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大
D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大
【解析】光纤内芯比外套折射率大，在内芯与外套的界面上发生全反射，A对、B错；频率大的光波长短，折射率大，在光纤中传播速度小，C、D错．
【答案】A

(对应学生用书)

光的折射和全反射1.对折射率的理解
(1)公式n＝eq\f(sini,sinr)中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，i总是真空中的光线与法线间的夹角，r总是介质中的光线与法线间的夹角．
(2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．
(3)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质．
(4)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关．同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小．
(5)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同．
2．对全反射现象的理解
(1)光必须从光密介质射入光疏介质例如从水中或玻璃中射入空气中．
(2)入射角必须大于或等于临界角．
(3)全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射．

(1)光密介质不是指密